E-UTRA

EUTRAN-arkitektur som en del av ett LTE- och SAE -nätverk

E-UTRA är luftgränssnittet för 3rd Generation Partnership Project ( 3GPP ) Long Term Evolution (LTE) uppgraderingsväg för mobilnät. Det är en akronym för Evolved Universal Mobile Telecommunications System ( UMTS ) Terrestrial Radio Access , även kallad 3GPP- arbetsobjektet på Long Term Evolution (LTE) även känd som Evolved Universal Terrestrial Radio Access ( E-UTRA ) i tidiga utkast av 3GPP LTE-specifikationen. E-UTRAN är initialismen för Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network och är kombinationen av E-UTRA, användarutrustning (UE) och E-UTRAN Node B eller Evolved Node B ( eNodeB ).

Det är ett radioaccessnätverk (RAN) som hänvisas till under namnet EUTRAN -standard menat att ersätta UMTS- och HSDPA / HSUPA -teknikerna som specificeras i 3GPP-utgåvor 5 och senare. Till skillnad från HSPA är LTE:s E-UTRA ett helt nytt luftgränssnittssystem, inte relaterat till och inkompatibelt med W-CDMA . Den ger högre datahastigheter, lägre latens och är optimerad för paketdata. Den använder OFDMA -radioåtkomst för nedlänken och SC-FDMA på upplänken. Försök startade 2008.

Funktioner

EUTRAN har följande funktioner:

  • Toppnedladdningshastigheter på 299,6 Mbit/s för 4×4-antenner och 150,8 Mbit/s för 2×2-antenner med 20 MHz spektrum. LTE Advanced stöder 8×8-antennkonfigurationer med toppnedladdningshastigheter på 2 998,6 Mbit/s i en sammanlagd 100 MHz-kanal.
  • Toppuppladdningshastigheter på 75,4 Mbit/s för en 20 MHz-kanal i LTE-standarden, med upp till 1 497,8 Mbit/s i en LTE Advanced 100 MHz-bärare.
  • Låga latenser för dataöverföring (under-5 ms latens för små IP-paket under optimala förhållanden), lägre latenser för överlämning och anslutningstid.
  • Stöd för terminaler som rör sig i upp till 350 km/h eller 500 km/h beroende på frekvensband.
  • Stöd för både FDD- och TDD -duplexer samt halvduplex-FDD med samma radioaccessteknologi
  • Stöd för alla frekvensband som för närvarande används av IMT- system av ITU-R .
  • Flexibel bandbredd: 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz och 20 MHz är standardiserade. Som jämförelse använder UMTS fast storlek 5 MHz bitar av spektrum.
  • Ökad spektral effektivitet med 2–5 gånger mer än i 3GPP ( HSPA ) release 6
  • Stöd för cellstorlekar från tiotals meters radie ( femto och pikoceller ) upp till över 100 km radie makroceller
  • Förenklad arkitektur: Nätverkssidan av EUTRAN består endast av eNodeBs
  • Stöd för interoperation med andra system (t.ex. GSM / EDGE , UMTS , CDMA2000 , WiMAX , etc.)
  • Paketkopplat radiogränssnitt.

Skäl för E-UTRA

Även om UMTS , med HSDPA och HSUPA och deras utveckling , levererar höga dataöverföringshastigheter, förväntas den trådlösa dataanvändningen fortsätta att öka avsevärt under de närmaste åren på grund av det ökade utbudet och efterfrågan på tjänster och innehåll på väg och den fortsatta kostnadsminskning för slutanvändaren. Denna ökning förväntas kräva inte bara snabbare nätverk och radiogränssnitt utan också högre kostnadseffektivitet än vad som är möjligt genom utvecklingen av de nuvarande standarderna. Således ställde 3GPP-konsortiet kraven på ett nytt radiogränssnitt (EUTRAN) och evolution av kärnnät ( System Architecture Evolution SAE ) som skulle uppfylla detta behov.

Dessa förbättringar i prestanda gör det möjligt för trådlösa operatörer att erbjuda quadruple play -tjänster – röst, interaktiva höghastighetsapplikationer inklusive stor dataöverföring och funktionsrik IPTV med full mobilitet.

Från och med 3GPP Release 8 är E-UTRA designad för att tillhandahålla en enda utvecklingsväg för radiogränssnitten GSM / EDGE , UMTS / HSPA , CDMA2000 / EV-DO och TD-SCDMA , vilket ger ökade datahastigheter och spektral effektivitet, och möjliggör tillhandahållande av mer funktionalitet.

Arkitektur

EUTRAN består endast av eNodeBs på nätverkssidan. eNodeB utför uppgifter liknande de som utförs av nodeB och RNC (radionätverkskontroller) tillsammans i UTRAN. Syftet med denna förenkling är att minska latensen för alla radiogränssnittsoperationer. eNodeBs är anslutna till varandra via X2-gränssnittet, och de ansluter till det paketkopplade (PS) kärnnätet via S1-gränssnittet.

EUTRAN-protokollstack

EUTRAN-protokollstack

EUTRAN- protokollstacken består av:

  • Fysiskt lager: Tar all information från MAC-transportkanalerna över luftgränssnittet. Tar hand om länkanpassning (ACM) , effektstyrning , cellsökning (för initial synkronisering och överlämning) och andra mätningar (inuti LTE-systemet och mellan system) för RRC-lagret.
  • MAC: MAC-underlagret erbjuder en uppsättning logiska kanaler till RLC-underlagret som det multiplexerar till de fysiska skiktets transportkanaler. Den hanterar också HARQ-felkorrigeringen, hanterar prioriteringen av de logiska kanalerna för samma UE och den dynamiska schemaläggningen mellan UE, etc.
  • RLC : Den transporterar PDCP:s PDU:er . Det kan fungera i 3 olika lägen beroende på vilken tillförlitlighet som tillhandahålls. Beroende på detta läge kan det ge: ARQ- felkorrigering, segmentering/sammankoppling av PDU:er, omordning för leverans i sekvens, dubblettdetektering, etc...
  • PDCP : För RRC-lagret tillhandahåller det transport av sina data med kryptering och integritetsskydd. Och för IP-lagertransporten av IP-paketen, med ROHC-header-komprimering , chiffrering, och beroende på RLC-läge i sekvensleverans, duplikatdetektering och återsändning av sina egna SDU:er under handover.
  • RRC : Mellan andra tar den hand om: sändningssysteminformationen relaterad till åtkomstskiktet och transporten av meddelanden från icke-åtkomstskiktet (NAS), personsökning, upprättande och frigivning av RRC-anslutningen, säkerhetsnyckelhantering, handover, UE-mätningar relaterade till inter-system (inter-RAT) mobilitet, QoS, etc..

Gränssnittsskikt till EUTRAN-protokollstacken:

  • NAS: Protokoll mellan UE och MME på nätverkssidan (utanför EUTRAN). Mellan andra utför autentisering av UE, säkerhetskontroll och genererar en del av personsökningsmeddelandena.
  • IP

Design av fysiskt lager (L1).

E-UTRA använder ortogonal frequency-division multiplexing (OFDM), multiple-input multiple-output (MIMO) antennteknologi beroende på terminalkategori och kan även använda strålformning för nedlänken för att stödja fler användare, högre datahastigheter och lägre processorkraft krävs på varje handenhet.

I upplänken använder LTE både OFDMA och en förkodad version av OFDM som kallas Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access (SC-FDMA) beroende på kanalen. Detta för att kompensera för en nackdel med normal OFDM, som har ett mycket högt peak-to-average power ratio (PAPR) . Hög PAPR kräver dyrare och ineffektiva effektförstärkare med höga krav på linjäritet, vilket ökar kostnaden för terminalen och dränerar batteriet snabbare. För upplänken, i utgåvor 8 och 9 stöds multi-user MIMO / Spatial division multiple access (SDMA); release 10 introducerar även SU-MIMO .

I både OFDM- och SC-FDMA-sändningsmoden läggs ett cykliskt prefix till de sända symbolerna. Två olika längder av det cykliska prefixet är tillgängliga för att stödja olika kanalspridningar på grund av cellstorleken och spridningsmiljön. Dessa är ett normalt cykliskt prefix på 4,7 μs och ett utökat cykliskt prefix på 16,6 μs.

LTE- resursblockering i tids- och frekvensdomäner: 12 underbärvågor , 0,5 ms tidslucka (normalt cykliskt prefix).

LTE stöder både Frequency-division duplex (FDD) och Time-division duplex (TDD). Medan FDD använder parade spektra för UL- och DL-överföring separerade av ett duplexfrekvensgap, delar TDD upp en frekvensbärvåg i alternerande tidsperioder för överföring från basstationen till terminalen och vice versa. Båda lägena har sin egen ramstruktur inom LTE och dessa är anpassade till varandra vilket innebär att liknande hårdvara kan användas i basstationerna och terminalerna för att möjliggöra stordriftsekonomi. TDD-läget i LTE är anpassat till TD-SCDMA och möjliggör samexistens. Enstaka chipset finns tillgängliga som stöder både TDD-LTE och FDD-LTE driftlägen.

Ramar och resursblock

LTE-överföringen är strukturerad i tidsdomänen i radioramar. Var och en av dessa radioramar är 10 ms långa och består av 10 underramar på 1 ms vardera. För delramar som inte är Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS) är OFDMA -underbärvågsavståndet i frekvensdomänen 15 kHz. Tolv av dessa underbärvågor som tillsammans allokeras under en 0,5 ms tidlucka kallas ett resursblock. En LTE-terminal kan tilldelas, i nedlänken eller upplänken, minst 2 resursblock under 1 delram (1 ms).

Kodning

Alla L1-transportdata är kodade med hjälp av turbokodning och en intern interleaver för inre interleaver av turbokod med en kvadratisk permutationspolynom (QPP) . L1 HARQ med 8 (FDD) eller upp till 15 (TDD) processer används för nedlänken och upp till 8 processer för UL

EUTRAN fysiska kanaler och signaler

Nedlänk (DL)

I nedlänken finns flera fysiska kanaler:

  • Den fysiska nedlänkskontrollkanalen (PDCCH) bär mellan andra nedlänksallokeringsinformationen, upplänksallokeringsbeviljande för terminalen/UE.
  • Den fysiska kontrollformatindikatorkanalen (PCFICH) som används för att signalera CFI (kontrollformatindikator).
  • Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH) som används för att överföra bekräftelserna från upplänkssändningarna.
  • Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) används för L1-transportdataöverföring. Modulationsformat som stöds på PDSCH är QPSK , 16QAM och 64QAM .
  • Den fysiska multisändningskanalen (PMCH) används för rundsändning med användning av ett enfrekvensnätverk
  • Den fysiska sändningskanalen (PBCH) används för att sända den grundläggande systeminformationen inom cellen

Och följande signaler:

  • Synkroniseringssignalerna (PSS och SSS) är avsedda för UE att upptäcka LTE-cellen och utföra den initiala synkroniseringen.
  • Referenssignalerna (cellspecifika, MBSFN och UE-specifika) används av UE:n för att uppskatta DL-kanalen.
  • Positioneringsreferenssignaler (PRS), tillagda i version 9, avsedda att användas av UE för OTDOA -positionering (en typ av multilateration )

Upplänk (UL)

I upplänken finns tre fysiska kanaler:

  • Physical Random Access Channel (PRACH) används för initial åtkomst och när UE förlorar sin upplänkssynkronisering,
  • Physical Uplink Shared Channel (PUSCH) bär L1 UL-transportdata tillsammans med kontrollinformation. Modulationsformat som stöds på PUSCH är QPSK , 16QAM och beroende på användarutrustningskategorin 64QAM . PUSCH är den enda kanalen som, på grund av sin högre BW, använder SC-FDMA
  • Physical Uplink Control Channel (PUCCH) bär kontrollinformation. Notera att upplänksstyrinformationen endast består av DL-bekräftelser såväl som CQI-relaterade rapporter eftersom alla UL-kodnings- och allokeringsparametrar är kända av nätverkssidan och signaleras till UE i PDCCH.

Och följande signaler:

  • Referenssignaler (RS) som används av eNodeB för att uppskatta upplänkskanalen för att avkoda terminalens upplänksöverföring.
  • Ljudreferenssignaler (SRS) som används av eNodeB för att uppskatta upplänkskanalförhållandena för varje användare för att bestämma den bästa upplänksschemaläggningen.

Användarutrustning (UE) kategorier

3GPP Release 8 definierar fem kategorier av LTE-användarutrustning beroende på maximal maximal datahastighet och stöd för MIMO-kapacitet. Med 3GPP Release 10, som kallas LTE Advanced , har tre nya kategorier introducerats. Följt av fyra till med Release 11, två till med Release 14 och fem till med Release 15.



Användarutrustningskategori _ _


Max. L1 datahastighet nedlänk (Mbit/s)

Max. antal DL MIMO- lager


Max. L1 datahastighet Upplänk (Mbit/s) 		3GPP release
NB1 0,68 1 1.0 Rel 13
M1 1.0 1 1.0
0 1.0 1 1.0 Rel 12
1 10.3 1 5.2 Rel 8
2 51,0 2 25.5
3 102,0 2 51,0
4 150,8 2 51,0
5 299,6 4 75,4
6 301,5 2 eller 4 51,0 Rel 10
7 301,5 2 eller 4 102,0
8 2 998,6 8 1 497,8
9 452,2 2 eller 4 51,0 Rel 11
10 452,2 2 eller 4 102,0
11 603,0 2 eller 4 51,0
12 603,0 2 eller 4 102,0
13 391,7 2 eller 4 150,8 Rel 12
14 391,7 8 9,585
15 750 2 eller 4 226
16 979 2 eller 4 105
17 25 065 8 2 119 Rel 13
18 1 174 2 eller 4 eller 8 211
19 1,566 2 eller 4 eller 8 13,563
20 2 000 2 eller 4 eller 8 315 Rel 14
21 1 400 2 eller 4 300
22 2 350 2 eller 4 eller 8 422 Rel 15
23 2 700 2 eller 4 eller 8 528
24 3 000 2 eller 4 eller 8 633
25 3 200 2 eller 4 eller 8 739
26 3 500 2 eller 4 eller 8 844

Obs: Maximala datahastigheter som visas är för 20 MHz kanalbandbredd. Kategorier 6 och högre inkluderar datahastigheter från att kombinera flera 20 MHz-kanaler. Maximala datahastigheter blir lägre om mindre bandbredd används.

Obs: Dessa är L1-transportdatahastigheter som inte inkluderar de olika protokolllagren overhead. Beroende på cellbandbredd , cellbelastning (antal samtidiga användare), nätverkskonfiguration, prestandan hos användarutrustningen som används, spridningsförhållanden etc. kommer praktiska datahastigheter att variera.

Obs: Datahastigheten på 3,0 Gbit/s/1,5 Gbit/s specificerad som kategori 8 är nära den maximala sammanlagda datahastigheten för en basstationssektor. En mer realistisk maximal datahastighet för en enskild användare är 1,2 Gbit/s (nedlänk) och 600 Mbit/s (upplänk). Nokia Siemens Networks har visat nedlänkshastigheter på 1,4 Gbit/s med 100 MHz aggregerat spektrum.

EUTRAN släpper

Som resten av 3GPP- standarddelarna är E-UTRA strukturerad i releaser.

  • Release 8, fryst 2008, specificerade den första LTE-standarden
  • , fryst 2009, inkluderade några tillägg till det fysiska lagret som dubbellager (MIMO) strålformande transmission eller positioneringsstöd
  • Release 10, fryst 2011, introducerar till standarden flera avancerade LTE- funktioner som operatörsaggregation, upplänk SU-MIMO eller reläer, som syftar till en avsevärd ökning av L1-topdatahastigheten.

Alla LTE-utgåvor har designats hittills med bakåtkompatibilitet i åtanke. Det vill säga, en version 8-kompatibel terminal kommer att fungera i ett release 10-nätverk, medan release 10-terminaler skulle kunna använda dess extra funktionalitet.

Frekvensband och kanalbandbredder

Huvudartikel: LTE-frekvensband § Frekvensband och kanalbandbredder

Implementeringar per region

Huvudartikel: LTE-frekvensband § Utplaceringar efter region

Teknikdemos

  • I september 2007 visade NTT Docomo E-UTRA-datahastigheter på 200 Mbit/s med strömförbrukning under 100 mW under testet.
  • I april 2008 visade LG och Nortel E-UTRA-datahastigheter på 50 Mbit/s när de färdades i 110 km/h.
  • 15 februari 2008 – Skyworks Solutions har släppt en front-end-modul för E-UTRAN.

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=E-UTRA&oldid=1121093270 "