E-UTRA

E-UTRA
LTE 및 SAE 네트워크의 일부로서의 EUTRAN 아키텍처

E-UTRA는 3세대 파트너십 프로젝트(3GPP) 롱텀에볼루션(LTE) 업그레이드 경로의 무선 인터페이스입니다.이는 3GPP LTE [1]사양의 초기 초안에서는 진화된 범용 모바일 통신 시스템 (UMTS) 지상파 무선 액세스 (E-UTR)라고도 알려진 롱텀 에볼루션 (LTE)[1]에 대한 3GPP 작업 항목이라고도 합니다.E-UTRAN은 진화한 UMTS 지상파 무선 액세스 네트워크의 초기 개념이며, E-UTRA, 사용자 장비 (UE), 그리고 E-UTRAN 노드 B 또는 진화한 노드 B (eNodeB)의 조합입니다.

이는 3GPP 릴리스 5 이후에 명시된 UMTS 및 HSDPA/HSUPA 기술을 대체하는 EUTRAN 표준이라는 이름으로 참조되는 무선 액세스 네트워크(RAN)입니다.HSPA와 달리 LTE의 E-UTRA는 W-CDMA와 무관하거나 호환되지 않는 완전히 새로운 무선 인터페이스 시스템으로, 높은 데이터 전송 속도, 낮은 지연 시간을 제공하며 패킷 데이터에 최적화되어 있습니다.다운링크 및 업링크 상의 SC-FDMA에 OFDMA 무선 액세스를 사용합니다.2008년에 시행되었다.

특징들

EUTRAN에는 다음 기능이 있습니다.

  • 최대 다운로드 속도는 4×4 안테나의 경우 299.6 Mbit/s, 20 MHz 스펙트럼의 경우 2×2 안테나의 경우 150.8 Mbit/s입니다.LTE Advanced는 집계된 100MHz [2]채널에서 2,998.6 Mbit/s의 최대 다운로드 속도로 8×8 안테나 구성을 지원합니다.
  • LTE 표준에서 20MHz 채널의 최대 업로드 속도는 75.4Mbit/s, LTE Advanced 100MHz [2]캐리어에서는 최대 1,497.8Mbit/s입니다.
  • 낮은 데이터 전송 지연 시간(최적의 조건에서 작은 IP 패킷의 경우 5밀리초 미만의 지연 시간), 핸드오버 지연 시간 및 연결 설정 시간 단축.
  • 주파수 대역에 따라 최대 350km/h 또는 500km/h로 이동하는 터미널을 지원합니다.
  • 같은 무선 액세스테크놀로지에 의한 FDD와 TDD 쌍방의 듀플렉스 및 반이중 FDD 지원
  • ITU-R에 의해 현재 IMT 시스템에서 사용되는 모든 주파수 대역 지원.
  • 유연한 대역폭: 1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz 및 20MHz가 표준화되어 있습니다.이에 비해 UMTS는 고정 크기 5MHz의 스펙트럼 청크를 사용합니다.
  • 3GPP(HSPA) 릴리스 6보다 2-5배 더 많은 스펙트럼 효율성 증가
  • 반경 수십 미터(펨토 및 피코셀)에서 반경 100 km 이상의 매크로셀까지 셀 크기 지원
  • 심플한 아키텍처:EUTRAN의 네트워크 측은 eNodeB에 의해서만 구성됩니다.
  • 다른 시스템(GSM/EDGE, UMTS, CDMA2000, WiMAX 등)과의 상호 운용 지원
  • 패킷 교환 무선 인터페이스

E-UTRA의 근거

UMTS는 HSDPA 및 HSUPA와 그 진화를 통해 높은 데이터 전송 속도를 제공하지만, 이동 중인 서비스와 콘텐츠의 제공과 수요의 증가와 최종 사용자의 지속적인 비용 절감으로 인해 향후 몇 년 동안 무선 데이터 사용률이 크게 증가할 것으로 예상됩니다.이러한 증가는 네트워크와 무선 인터페이스뿐만 아니라 현재 표준의 진화에 의해 가능한 것보다 더 높은 비용 효율이 요구될 것으로 예상됩니다.따라서, 3GPP 컨소시엄은 이러한 요구를 충족시킬 새로운 무선 인터페이스 (EUTRAN)와 핵심 네트워크 진화 (시스템 아키텍처 진화 SAE)에 대한 요구 조건을 정하였습니다.

이러한 성능 향상을 통해 무선 사업자는 대용량 데이터 전송을 포함한 음성, 고속 인터랙티브 애플리케이션 및 완전한 이동성을 갖춘 기능이 풍부한 IPTV와 같은 4중 재생 서비스를 제공할 수 있습니다.

3GPP Release 8 이후, E-UTRA는 GSM/EDGE, UMTS/HSPA, CDMA2000/EV-DO 및 TD-SCDMA 무선 인터페이스에 단일 진화 경로를 제공하여 데이터 속도 및 스펙트럼 효율성을 높이고 더 많은 기능을 제공하도록 설계되었습니다.

아키텍처

EUTRAN은 네트워크 측에서만 eNodeB로 구성됩니다.eNodeB는 UTRAN에서 nodeB와 RNC (무선 네트워크 컨트롤러)가 함께 수행하는 것과 유사한 작업을 수행합니다.이 심플화의 목적은 모든 무선 인터페이스 동작의 지연을 줄이는 것입니다.eNodeB는 X2 인터페이스를 통해 서로 연결되며, S1 인터페이스를 [3]통해 Packet Switched (PS; 패킷 교환) 코어 네트워크에 연결됩니다.

EUTRAN 프로토콜 스택

EUTRAN 프로토콜 스택

EUTRAN 프로토콜 스택은 [3]다음과 같이 구성됩니다.

  • 물리층:[4] MAC 트랜스포트 채널에서 무선 인터페이스를 통해 모든 정보를 전송합니다.RRC 계층에 대한 링크 적응 (ACM), 전원 제어, 셀 검색 (초기 동기화 및 핸드오버 목적) 및 기타 측정 (LTE 시스템 내부 및 시스템 간)을 처리합니다.
  • MAC:[5] MAC 서브레이어는 RLC 서브레이어에 일련의 논리채널을 제공하고 이를 물리층 트랜스포트 채널에 다중화합니다.또한 HARQ 오류 수정을 관리하고, 동일한 UE에 대한 논리 채널의 우선 순위 부여 및 UE 간의 동적 스케줄링 등을 처리합니다.
  • RLC:[6] PDCP의 PDU를 전송합니다.제공되는 신뢰성에 따라 3가지 모드로 동작할 수 있습니다.이 모드에 따라 다음 기능이 제공됩니다.ARQ 오류 수정, PDU 분할/연결, 순차 전달 순서 변경, 중복 검출 등...
  • PDCP:[7] RRC 계층의 경우 암호화 및 무결성 보호를 통해 데이터 전송을 제공합니다.또, IP 패킷의 IP 레이어 트랜스포트에서는, ROHC 헤더 압축, 암호화, 및 RLC 모드의 인시퀀스 전달에 의해서, 핸드 오버중에 자신의 SDU 의 중복 검출과 재발송신이 행해집니다.
  • RRC:[8] 다른 것들 중에서, 비접속 계층(NAS) 메시지의 액세스 계층 및 전송과 관련된 브로드캐스트 시스템 정보, RRC 연결의 페이징, 확립 및 해제, 보안 키 관리, 핸드오버, 시스템 간 (RAT 간) 이동성과 관련된 UE 측정, QoS 등입니다.

레이어를 EUTRAN 프로토콜 스택에 인터페이스:

  • NAS:[9] UE와 네트워크 측(EUTRAN 외부)의 MME 사이의 프로토콜.다른 것 사이에 UE의 인증, 보안 제어 및 페이징 메시지의 일부를 생성합니다.
  • 아이피

물리층(L1) 설계

E-UTRA는 단말 카테고리에 따라 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), MIMO(Multiple Input Multiple Output) 안테나 테크놀로지를 사용합니다.또한 다운링크에 빔 포밍을 사용하여 각 핸드셋에서 더 많은 사용자, [10]더 높은 데이터 레이트 및 더 낮은 처리 능력을 지원할 수 있습니다.

업링크에서 LTE는 OFDMA와 채널에 따라 Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access (SC-FDM; 싱글 캐리어 주파수 분할 다중 액세스)라고 불리는 사전 코드화된 버전의 OFDM을 모두 사용합니다.이는 Peak-to-Average Power Ratio(PAPR; 피크 대 평균 전력비)가 매우 높은 일반 OFDM의 단점을 보완하기 위한 것입니다.PAPR이 높으면 더 비싸고 비효율적인 전력 증폭기가 필요하며 선형성에 대한 요구도 높아져 터미널 비용이 증가하고 배터리가 더 빨리 소모됩니다.업링크의 경우 릴리스 8 및9에서는 Multi User MIMO/Spatial Division Multiple Access(SDMA; 공간분할다중접속)가 지원됩니다.릴리스 10에서는 SU-MIMO도 도입되었습니다.

OFDM 및 SC-FDMA 송신 모드에서는, 송신 심볼에 순회 프레픽스가 부가됩니다.셀 크기와 전파 환경에 따라 다른 채널 확산을 지원하기 위해 2개의 서로 다른 길이의 순환 프레픽스를 사용할 수 있습니다.이들은 4.7μs의 표준 순회 프레픽스와 16.6μs의 확장 순회 프레픽스입니다.

시간 및 주파수 영역에서의 LTE 자원 블록: 12개의 서브캐리어, 0.5밀리초 타임슬롯(일반 순회 프레픽스).

LTE는 Frequency-division duplex(FDD; 주파수 분할 듀플렉스) 모드와 Time-division duplex(TDD; 시분할 듀플렉스) 모드를 모두 지원합니다.FDD는 듀플렉스 주파수 갭으로 분리된 UL 및 DL 전송에 페어링된 스펙트럼을 사용하는 반면, TDD는 기지국에서 단말기로의 전송을 위해 하나의 주파수 캐리어를 번갈아 분할합니다.두 모드 모두 LTE 내에서 자체 프레임 구조를 가지고 있으며, 서로 정렬되어 있어 기지국과 단말기에서 유사한 하드웨어를 사용하여 규모의 경제를 실현할 수 있습니다.LTE의 TDD 모드는 TD-SCDMA와 연계되어 공존이 가능합니다.TDD-LTE 및 FDD-LTE 동작 모드를 모두 지원하는 단일 칩셋을 사용할 수 있습니다.

프레임 및 자원 블록

LTE 전송은 무선 프레임의 시간 영역에서 구조화됩니다.이들 무선 프레임의 길이는 각각 10밀리초이며 각각 1밀리초의 10개의 서브 프레임으로 구성됩니다.비멀티미디어 브로드캐스트멀티캐스트서비스(MBMS) 서브프레임의 경우 주파수 도메인의 OFDMA 서브캐리어 간격은 15kHz입니다.0.5밀리초 타임슬롯 중에 할당된 이들 서브캐리어 중 12개는 자원 [11]블록이라고 불립니다.LTE 단말기는, 다운링크 또는 업링크에서, 1개의 서브프레임 (1ms)[12] 동안 최소 2개의 자원 블록을 할당할 수 있습니다.

부호화

모든 L1 트랜스포트 데이터는 터보 부호화 및 무경합 2차 치환 다항식(QPP) 터보 부호 내부 [13]인터리버를 사용하여 부호화된다.8(FDD) 또는 최대 15(TDD) 프로세스를 갖춘 L1 HARQ는 다운링크에 사용되며 UL에서는 최대 8개의 프로세스가 사용됩니다.

EUTRAN 물리 채널 및 신호

다운링크(DL)

다운링크에는 몇 가지 물리 [14]채널이 있습니다.

  • Physical Downlink Control Channel(PDCH; 물리 다운링크컨트롤 채널)은 터미널/UE에 대한 다운링크 할당 정보, 업링크 할당 허가를 다른 채널 간에 전송합니다.
  • CFI(컨트롤 포맷인디케이터)의 시그널링에 사용되는 Physical Control Format Indicator Channel(PCFICH).
  • 업링크 전송으로부터의 확인 응답을 전송하기 위해 사용되는 Physical Hybrid ARQ Indicator Channel(PHICH; 물리 하이브리드 ARQ 표시기 채널).
  • L1 트랜스포트 데이터 전송에는 Physical Downlink Shared Channel(PDSCH; 물리 다운링크 공유 채널)이 사용됩니다.PDSCH에서 지원되는 변조 형식은 QPSK, 16QAM 및 64QAM입니다.
  • Physical Multicast Channel(PMCH; 물리 멀티캐스트채널)은 단일 주파수 네트워크를 사용한 브로드캐스트 전송에 사용됩니다.
  • Physical Broadcast Channel(PBCH; 물리 브로드캐스트채널)은 셀 내의 기본 시스템 정보를 브로드캐스트하기 위해 사용됩니다.

그리고 다음과 같은 신호가 있습니다.

  • 동기 신호 (PSS 및 SSS)는 UE가 LTE 셀을 발견하고 초기 동기화를 수행하기 위한 것입니다.
  • 기준 신호 (셀 고유, MBSFN, UE 고유)는 UE에 의해 DL 채널을 추정하기 위해 사용됩니다.
  • OTDOA 위치설정을 위해 UE에 의해 사용되는 위치 기준 신호 (PRS) (다변측정법의 일종)

업링크(UL)

업링크에는 3개의 물리 채널이 있습니다.

  • 물리적 랜덤 액세스 채널 (PRACH)은 초기 액세스를 위해 사용되며 UE가 업링크 [15]동기화를 상실하면,
  • Physical Uplink Shared Channel(PUSCH; 물리 업링크 공유 채널)은 제어 정보와 함께 L1 UL 전송 데이터를 전송합니다.PUSCH에서 지원되는 변조 형식은 QPSK, 16QAM이며 사용자 기기 카테고리 64QAM에 따라 달라집니다.PUSCH는 대역폭이 크기 때문에 SC-FDMA를 사용하는 유일한 채널입니다.
  • Physical Uplink Control Channel(PUCCH; 물리 업링크컨트롤 채널)은 제어정보를 전송합니다.업링크 제어 정보는 모든 UL 코딩 및 할당 매개변수가 네트워크 측에 의해 알려져 PDCCH의 UE에 시그널링되기 때문에, CQI 관련 보고서뿐만 아니라 DL 확인 응답으로만 구성됩니다.

그리고 다음과 같은 신호가 있습니다.

  • 단말 업링크 전송을 디코딩하기 위해 업링크 채널을 추정하기 위해 eNodeB에 의해 사용되는 참조 신호 (RS).
  • 최적의 업링크 스케줄링을 결정하기 위해 각 사용자의 업링크 채널 조건을 추정하기 위해 eNodeB에 의해 사용되는 Sounding Reference Signal (SRS; 발음 기준 신호).

사용자 기기(UE) 카테고리

3GPP Release 8은 최대 피크 데이터 레이트와 MIMO 기능에 따라 5개의 LTE 사용자 기기 카테고리를 정의합니다.LTE Advanced로 불리는 3GPP Release 10에서는 세 가지 새로운 카테고리가 도입되었습니다.다음으로 Release 11에서4개, Release 14에서2개, Release [2]15에서5개입니다

사용자
장비.
카테고리		 최대 L1
데이터 레이트
다운링크
(Mbit/s)		 최대수
DL MIMO의
레이어		 최대 L1
데이터 레이트
업링크
(Mbit/s)		 3GPP 릴리즈
NB1 0.68 1 1.0 릴레이 13
M1 1.0 1 1.0
0 1.0 1 1.0 릴레이 12
1 10.3 1 5.2 릴레이 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 또는 4 51.0 Rel 10
7 301.5 2 또는 4 102.0
8 2,998.6 8 1,497.8
9 452.2 2 또는 4 51.0 Rel 11
10 452.2 2 또는 4 102.0
11 603.0 2 또는 4 51.0
12 603.0 2 또는 4 102.0
13 391.7 2 또는 4 150.8 릴레이 12
14 391.7 8 9,585
15 750 2 또는 4 226
16 979 2 또는 4 105
17 25,065 8 2,119 릴레이 13
18 1,174 2 또는 4 또는 8 211
19 1,566 2 또는 4 또는 8 13,563
20 2,000 2 또는 4 또는 8 315 Rel 14
21 1,400 2 또는 4 300
22 2,350 2 또는 4 또는 8 422 Rel 15
23 2,700 2 또는 4 또는 8 528
24 3,000 2 또는 4 또는 8 633
25 3,200 2 또는 4 또는 8 739
26 3,500 2 또는 4 또는 8 844

주의: 표시된 최대 데이터 레이트는 채널 대역폭의 20MHz에 대한 것입니다.카테고리 6 이상에는 복수의 20MHz 채널을 조합한 데이터 레이트가 포함됩니다.대역폭이 적게 사용되면 최대 데이터 전송률이 낮아집니다.

참고: 이들은 서로 다른 프로토콜 계층 오버헤드를 포함하지 않는 L1 전송 데이터 속도입니다.셀 대역폭, 셀 로드(동시 사용자 수), 네트워크 구성, 사용되는 사용자 기기의 성능, 전파 조건 등에 따라 실제 데이터 속도가 달라집니다.

주의: 카테고리8에서 지정된 3.0 Gbit/s/1.5 Gbit/s의 데이터 레이트는 기지국 섹터의 피크 집약 데이터 레이트에 가깝습니다.1명의 사용자에게 보다 현실적인 최대 데이터 레이트는 1.2기가비트/초(다운링크)와 600메가비트/초(업링크)[16]입니다.노키아 지멘스 네트웍스는 100MHz의 집약 스펙트럼을 [17]사용해 1.4기가비트/초의 다운링크 속도를 시연했다.

EUTRAN 릴리즈

나머지 3GPP 표준 부품과 마찬가지로 E-UTRA는 릴리즈로 구성되어 있습니다.

  • 2008년에 동결된 릴리스 8은 최초의 LTE 표준을 지정했습니다.
  • 2009년에 동결된 Release 9에는 듀얼 레이어(MIMO) 빔 형성 전송 또는 포지셔닝 지원 등의 물리 레이어에 몇 가지 추가 사항이 포함되어 있습니다.
  • 2011년에 동결된 Release 10은 L1 피크 데이터 속도 증가를 목표로 통신사 집약, 업링크 SU-MIMO 또는 릴레이와 같은 여러 LTE Advanced 기능을 표준으로 도입하였습니다.

지금까지 모든 LTE 릴리스는 하위 호환성을 염두에 두고 설계되었습니다.즉, Release 8 준거 단말기는 Release 10 네트워크에서 동작하지만 Release 10 단말기는 추가 기능을 사용할 수 있습니다.

주파수 대역 및 채널 대역폭

주요 기사 : LTE 주파수 대역 frequency 주파수 대역 및 채널 대역폭

지역별 도입

주요 기사 : LTE 주파수 대역 » 지역별 배치

테크놀로지 데모

  • 2007년 9월에 NTT Docomo는 테스트 [18]중 소비전력이 100mW 미만인 200Mbit/s의 E-UTRA 데이터 레이트를 실증했습니다.
  • 2008년 4월 LG와 Nortel은 110km/[19]h로 이동하면서 50Mbit/s의 E-UTRA 데이터 속도를 시연했다.
  • 2008년 2월 15일 – Skyworks Solutions는 E-UTRAN용 [20][21][22]프론트 엔드 모듈을 출시했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b 3GPP UMTS Long Term Evolution 페이지
  2. ^ a b c 3GPP TS 36.306 E-UTRA 사용자 기기 무선 액세스 기능
  3. ^ a b 3GPP TS 36.300 E-UTRA 개요
  4. ^ 3GPP TS 36.201 E-UTRA: LTE 물리층; 일반 설명
  5. ^ 3GPP TS 36.321 E-UTRA: 접근 제어 프로토콜 규격
  6. ^ IMT2000 3GPP - 3GPP TS 36.322 E-UTRA : 무선링크 제어 프로토콜 규격
  7. ^ IMT2000 3GPP - 3GPP TS 36.323 E-UTRA : Packet Data Convergence Protocol (PDCP) 규격
  8. ^ 3GPP TS 36.331 E-UTRA: RRC 프로토콜 규격
  9. ^ IMT2000 3GPP - 진화 패킷 시스템을 위한 3GPP TS 24.301 비접속 계층 프로토콜; 3단계
  10. ^ "3GPP LTE: Introducing Single-Carrier FDMA" (PDF). Retrieved 2018-09-20.
  11. ^ TS 36.211 rel.11, LTE, 진화한 범용 지상파 무선 액세스, 물리적 채널 및 변조 - 5.2.3장 및 6.2.3: 자원 블록 etsi.org, 2014년 1월
  12. ^ LTE Frame Structure and Resource Block Architecture Teletopix.org, 2014년 8월에 검색되었습니다.
  13. ^ 3GPP TS 36.212 E-UTRA 멀티플렉싱 및 채널 코딩
  14. ^ 3GPP TS 36.211 E-UTRA 물리 채널 및 변조
  15. ^ "Nomor Research Newsletter: LTE Random Access Channel". Archived from the original on 2011-07-19. Retrieved 2010-07-20.
  16. ^ "3GPP LTE / LTE-A Standardization: Status and Overview of Technologie, slide 16" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2016-12-29. Retrieved 2011-08-15.
  17. ^ "4G speed record smashed with 1.4 Gigabits-per-second mobile call #MWC12 Nokia". Nokia. Retrieved 2017-06-20.
  18. ^ NTT DoCoMo, 3G LTE 단말기용 저전력 칩 개발 2011년 9월 27일 Wayback Machine에서 아카이브
  19. ^ "Nortel and LG Electronics Demo LTE at CTIA and with High Vehicle Speeds". Archived from the original on June 6, 2008. Retrieved 2008-05-23.
  20. ^ "Skyworks Rolls Out Front-End Module for 3.9G Wireless Applications. (Skyworks Solutions Inc.)" (free registration required). Wireless News. February 14, 2008. Retrieved 2008-09-14.
  21. ^ "Wireless News Briefs - February 15, 2008". WirelessWeek. February 15, 2008. Retrieved 2008-09-14.[영구 데드링크]
  22. ^ "Skyworks Introduces Industry's First Front-End Module for 3.9G Wireless Applications". Skyworks press release. Free with registration. 11 Feb 2008. Retrieved 2008-09-14.

외부 링크