Capitulo 1

guarda conocido como insertado en el comienzo.

� OFDM tiene un mejor desempeño al trabajar con configuraciones MIMO. La representación en el dominio de la frecuencia de las señales permite una fácil precodificación para coincidir con la señal en frecuencia y con la característica de fase de un canal de radio multiruta.

Pero como toda tecnología también tiene sus desventajas

• Como las subportadoras están cercanas, OFDM se vuelve muy sensible a los errofrecuencia y ruidos de fase.

• OFDM también genera señales con pico promedio alto. • En los bordes de las celdas OFDM tiene mayores problemas que CDMA.

códigos scrambling para protegerse de la interferencia entreno la posee.

• Con el estándar OFDMsufrir desvanecimiento e interferencia es por esto que el 3GPP utiliza OFDMA el cuál incorpora elementos de de TDMA.

OFDMA permite que los subconjuntos de sdiferentes usuarios de un canal tal como se muestra en la mejorado y robusto. Debido a la eficiencia de la troncalización de los bajas y a la habilidad para programar usuarios por frecuencia, lo cual brinda resistencia al desvanecimiento selectivo de frecuencia. Figura 1-12. Asignación de subportadoras OFDM y

1.3.4.2 Acceso múltipleSC-FDMA

SC-FDMA se utiliza porque el alto PAR de la señal OFDMA la hace inadecuada para su utilización en equipos móviles porque su gran contecnologías de acuerdo con mientras que en SCFDMA los símbolos se transmiten en series a cuatro veces laacuerdo con la gráfica la señal OFDMA luce como una señal multiportadora mientras que la SCFDMA luce como de portadora simple de allí el nombre de “portadora simple”; esta característica hace que la señal SC-FDMA tenga un PAR menor que la adecuada para el canal ascendente.

a conocido como prefijo cíclico CP. El CP es la copia del final de un símbolo insertado en el comienzo. OFDM tiene un mejor desempeño al trabajar con configuraciones MIMO. La representación en el dominio de la frecuencia de las señales permite una fácil

recodificación para coincidir con la señal en frecuencia y con la característica de fase de un canal de radio multiruta.

Pero como toda tecnología también tiene sus desventajas

Como las subportadoras están cercanas, OFDM se vuelve muy sensible a los errofrecuencia y ruidos de fase. OFDM también genera señales con pico promedio alto. En los bordes de las celdas OFDM tiene mayores problemas que CDMA.

para protegerse de la interferencia entre-celdas tal característica OFDM

Con el estándar OFDM, las transmisiones entre equipos de usuario muy cercanos pueden sufrir desvanecimiento e interferencia es por esto que el 3GPP utiliza OFDMA el cuál incorpora elementos de de TDMA.

OFDMA permite que los subconjuntos de subportadoras se asignen dinámicamente entre los diferentes usuarios de un canal tal como se muestra en la Figura 1-12, obteniéndose un sistema mejorado y robusto. Debido a la eficiencia de la troncalización de los usuarios con velocidades bajas y a la habilidad para programar usuarios por frecuencia, lo cual brinda resistencia al desvanecimiento selectivo de frecuencia.

Asignación de subportadoras OFDM y OFDMA (1)

múltiple por división de frecuencia ortogonal de portador simple

FDMA se utiliza porque el alto PAR de la señal OFDMA la hace inadecuada para su utilización en equipos móviles porque su gran consumo energético la diferencia entre estas dos

de acuerdo con la Figura 1-13 en OFDMA los símbolos se transmiten en paralelo mientras que en SCFDMA los símbolos se transmiten en series a cuatro veces laacuerdo con la gráfica la señal OFDMA luce como una señal multiportadora mientras que la SCFDMA luce como de portadora simple de allí el nombre de “portadora simple”; esta característica

FDMA tenga un PAR menor que la señal OFDMA y por lo tanto, sea adecuada para el canal ascendente.

17

. El CP es la copia del final de un símbolo

OFDM tiene un mejor desempeño al trabajar con configuraciones MIMO. La representación en el dominio de la frecuencia de las señales permite una fácil

recodificación para coincidir con la señal en frecuencia y con la característica de fase de

Como las subportadoras están cercanas, OFDM se vuelve muy sensible a los errores en

En los bordes de las celdas OFDM tiene mayores problemas que CDMA. CDMA usa celdas tal característica OFDM

las transmisiones entre equipos de usuario muy cercanos pueden sufrir desvanecimiento e interferencia es por esto que el 3GPP utiliza OFDMA el cuál

ubportadoras se asignen dinámicamente entre los , obteniéndose un sistema

usuarios con velocidades bajas y a la habilidad para programar usuarios por frecuencia, lo cual brinda resistencia al

por división de frecuencia ortogonal de portador simple

FDMA se utiliza porque el alto PAR de la señal OFDMA la hace inadecuada para su sumo energético la diferencia entre estas dos

en OFDMA los símbolos se transmiten en paralelo mientras que en SCFDMA los símbolos se transmiten en series a cuatro veces la velocidad. De acuerdo con la gráfica la señal OFDMA luce como una señal multiportadora mientras que la SC-FDMA luce como de portadora simple de allí el nombre de “portadora simple”; esta característica

señal OFDMA y por lo tanto, sea

18

Figura 1-13 Comparación de la señal OFDMA y SC

1.3.4.3 Agregación de portadora

El primer lanzamiento de LTE (release 8) yavariables de 1.5 a 20 MHz. En LTE LTE-avanzado utiliza agregación de portadora donde múltiples portadoras son agregadas hasta lograr al ancho de banda exigido la para un equipo de usuario de LTE lanzamiento 8 cada componente de portadora aparecerá como una portadora LTE, mientras que en LTE avanzadototal logrado con la agregación de portadoras. Acceder a grandes cantidades de espectro contiguo no siempre es posible, para solucionar este problema se utiliza la agregación de portadora. Desde la perspectiva dediferencias si las portadoras están contiguas o no, esto permite la agregación de fragmentos de espectro no contiguo para asignar diferentes fragmentos a las diferentes elementos componentes de portadora. Pero desde el punto de vistaequipo de usuario del lanzamiento 8 de LTE pueda acceder a una componente de portadora deben estar presentes las señales de sincronización y del canal de difusión, mientras que un terminal de LTE-avanzado que puede recibir múltiples portadoras es suficiente con que estas señales estén disponibles solo en una de ellas, por lo tanto un operador puede habilitar o deshabilitar estas señales y controlar que parte del espectro seria accesible para los UE. La agregación de componentes de portadora, se puede implementar en diferentes capas de la pila de protocolos. En LTE-avanzado los datos de diferentes componentes de portadora se agregaencima de la capa MAC, veresquemas demodulación y el tipo de código (QAM, 16QAM, 64QAM) se realizan independientemente para cada portadora agregada. Esta característica es útil para el caso de portadoras componente agregadadel canal de radio variable para cada una.

Comparación de la señal OFDMA y SC-FDMA en frecuencia

Agregación de portadora

El primer lanzamiento de LTE (release 8) ya está diseñado para soportar anchos de banda ables de 1.5 a 20 MHz. En LTE avanzado este requerimiento se eleva a 100MHz

avanzado utiliza agregación de portadora donde múltiples portadoras son agregadas hasta da exigido la Figura 1-14 muestra el proceso. Es muy importante aclarar que

para un equipo de usuario de LTE lanzamiento 8 cada componente de portadora aparecerá como una portadora LTE, mientras que en LTE avanzado el UE puede aprovechar el ancho de banda total logrado con la agregación de portadoras.

Acceder a grandes cantidades de espectro contiguo no siempre es posible, para solucionar este problema se utiliza la agregación de portadora. Desde la perspectiva de la banda base no hay diferencias si las portadoras están contiguas o no, esto permite la agregación de fragmentos de espectro no contiguo para asignar diferentes fragmentos a las diferentes elementos componentes de portadora. Pero desde el punto de vista de la implementación esto es un desafío. Para que un equipo de usuario del lanzamiento 8 de LTE pueda acceder a una componente de portadora deben estar presentes las señales de sincronización y del canal de difusión, mientras que un terminal de

do que puede recibir múltiples portadoras es suficiente con que estas señales estén disponibles solo en una de ellas, por lo tanto un operador puede habilitar o deshabilitar estas señales y controlar que parte del espectro seria accesible para los UE.

agregación de componentes de portadora, se puede implementar en diferentes capas de la pila avanzado los datos de diferentes componentes de portadora se agrega

encima de la capa MAC, ver Figura 1-14. Esto implica que las retransmisiones Hesquemas demodulación y el tipo de código (QAM, 16QAM, 64QAM) se realizan independientemente para cada portadora agregada. Esta característica es útil para el caso de portadoras componente agregadas que operan en diferentes bandas de frecuencia o con calidad del canal de radio variable para cada una.

Capítulo 1

diseñado para soportar anchos de banda avanzado este requerimiento se eleva a 100MHz, para lograrlo

avanzado utiliza agregación de portadora donde múltiples portadoras son agregadas hasta muestra el proceso. Es muy importante aclarar que

para un equipo de usuario de LTE lanzamiento 8 cada componente de portadora aparecerá como el UE puede aprovechar el ancho de banda

Acceder a grandes cantidades de espectro contiguo no siempre es posible, para solucionar este la banda base no hay

diferencias si las portadoras están contiguas o no, esto permite la agregación de fragmentos de espectro no contiguo para asignar diferentes fragmentos a las diferentes elementos componentes

de la implementación esto es un desafío. Para que un equipo de usuario del lanzamiento 8 de LTE pueda acceder a una componente de portadora deben estar presentes las señales de sincronización y del canal de difusión, mientras que un terminal de

do que puede recibir múltiples portadoras es suficiente con que estas señales estén disponibles solo en una de ellas, por lo tanto un operador puede habilitar o deshabilitar estas

agregación de componentes de portadora, se puede implementar en diferentes capas de la pila avanzado los datos de diferentes componentes de portadora se agregan

. Esto implica que las retransmisiones H-ARQ, los esquemas demodulación y el tipo de código (QAM, 16QAM, 64QAM) se realizan independientemente para cada portadora agregada. Esta característica es útil para el caso de

s que operan en diferentes bandas de frecuencia o con calidad

Capitulo 1

Figura 1-14. Ejemplo de agregación de

1.3.4.4 Transmisión Multiantena

Si LTE-avanzado tiene mayor ancho de banda también debe ofrecer velocidades de datos más altas y mejorar el rendimiento general del sistema. El canal descendente en LTEuna configuración MIMO 8X8 lo que permite una eficiencia traduce en velocidades de datos de 1Gbps con un ancho de banda de 40MHz. Además LTEavanzado incluye multiplexación espacial de hasta 4 flujos para el enlace ascendente obteniendo una eficiencia espectral que excede losgráficamente en la Figura 1. Figura 1-15. Número de enlaces ascendentes y descendentes para LTE lanzamiento 8 y LTEavanzado (14)

1.3.4.5 Transmisión multipunto coordinada

La recepción y transmisión multipunto coordinada ajustada entre las transmisiones que provienen de diferentes celdas coordinación pueden dividirse en 2 grupos.

- Coordinación programada dinámica entre diferentes celdas - Transmisión/recepción conjunta desde múltiples celdas

En el primer caso CoMP puede ser vista como una extensión de la coordinacióentre celdas presente ya en el lanzamiento 8 de LTE. En LTEpuede obtener desde diferentes sitios de la celda, logrando por consiguiente aun más coordinación de la interferencia adaptativa y dinámica entre cdesde muchos sitios de una celda no solo reduciendo la interferencia sino también incrementando

. Ejemplo de agregación de portadora. (13)

Multiantena

avanzado tiene mayor ancho de banda también debe ofrecer velocidades de datos más altas y mejorar el rendimiento general del sistema. El canal descendente en LTE

8X8 lo que permite una eficiencia espectral pico de 30bits/s/Hz que se traduce en velocidades de datos de 1Gbps con un ancho de banda de 40MHz. Además LTEavanzado incluye multiplexación espacial de hasta 4 flujos para el enlace ascendente obteniendo una eficiencia espectral que excede los 15bits/s/Hz, lo anterior se encuentra

1-15.

Número de enlaces ascendentes y descendentes para LTE lanzamiento 8 y LTE

multipunto coordinada

La recepción y transmisión multipunto coordinada CoMP, consiste en aplicar una coordinación ajustada entre las transmisiones que provienen de diferentes celdas (17)coordinación pueden dividirse en 2 grupos.

Coordinación programada dinámica entre diferentes celdas Transmisión/recepción conjunta desde múltiples celdas

puede ser vista como una extensión de la coordinacióentre celdas presente ya en el lanzamiento 8 de LTE. En LTE-avanzado esta coordinación se puede obtener desde diferentes sitios de la celda, logrando por consiguiente aun más coordinación de la interferencia adaptativa y dinámica entre celdas. Otra forma de realizar las transmisiones es desde muchos sitios de una celda no solo reduciendo la interferencia sino también incrementando

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avanzado tiene mayor ancho de banda también debe ofrecer velocidades de datos más altas y mejorar el rendimiento general del sistema. El canal descendente en LTE-avanzado utiliza

espectral pico de 30bits/s/Hz que se traduce en velocidades de datos de 1Gbps con un ancho de banda de 40MHz. Además LTE-avanzado incluye multiplexación espacial de hasta 4 flujos para el enlace ascendente obteniendo

lo anterior se encuentra mostrado

Número de enlaces ascendentes y descendentes para LTE lanzamiento 8 y LTE-

, consiste en aplicar una coordinación 17). Los esquemas de

puede ser vista como una extensión de la coordinación de interferencia avanzado esta coordinación se

puede obtener desde diferentes sitios de la celda, logrando por consiguiente aun más coordinación eldas. Otra forma de realizar las transmisiones es

desde muchos sitios de una celda no solo reduciendo la interferencia sino también incrementando

20 Capítulo 1

la potencia recibida. El canal estimado requerido para la demodulación de la transmisión del enlace descendente en el UE se puede obtener ya sea de una celda específica o con las señales de referencia específicas del terminal.

• Señales de referencia de una celda específica Figura 1-16a: El terminal debe conocer los pesos de trasmisión aplicados en los diferentes puntos de transmisión, esto implica definir un conjunto de pesos estandarizados, una herramienta que puede utilizar para esta labor es un libro de códigos.

• Señales de referencia de un equipo de usuario específico Figura 1-16b: En este caso la señal de referencia se somete a la misma precodificación del lado del trasmisor así como el dato previo a reenviar desde los sitios de trasmisión múltiples. No es necesario que el terminal conozca cual conjunto de sitios de transmisión están involucrados en la transmisión.

Figura 1-16. Transmisión CoMP en el enlace descendente. (13)

a) Demodulación basada en una señal de

referencia específica de una celda

b) Demodulación basada en una señal de referencia específica de un UE.

1.3.4.6 Repetidores o Retransmisores

Otra posibilidad para proveer otra estructura más densa es desplegar diversas soluciones de repetidores, fundamentalmente lo que se busca con estos equipos es reducir la distancia receptor-emisor con el fin de obtener velocidades de datos más altas. Los repetidos simplemente amplifican y reenvían las señales recibidas y actualmente son usados para mejorar la cobertura. Los repetidores continuamente reenvían la información, independientemente que existan o no terminales en el área de cobertura, estos equipos son invisibles, tanto para el UE como para la estación base. Sin embargo en LTE-avanzado se pueden utilizar estructuras de repetidores más complejas, como por ejemplo que una red pueda controlar la potencia de trasmisión del repetidor o activar y repetir la trasmisión sólo cuando los usuarios están presentes en el área de cobertura; pero manteniendo la programación y el control de la trasmisión siempre en la estación base, de acuerdo con esto, los repetidores son transparentes desde el punto de vista de la movilidad. El nodo intermedio o repetidor, puede también decodificar y recodificar cualquier dato recibido antes de reenviarlo a los usuarios, esto es conocido como un repetidor decodificador y retransmisor de datos. Se debe garantizar que el retardo introducido por estos procesos de retransmisión no sea mayor de un milisegundo. Los repetidores pueden ser adaptados dependiendo de las características que deben soportar, pero desde un punto de vista de alto de nivel existen dos tipos de repetidores, estableciendo dicha diferencia dependiendo si el reenvío se implementa en capa 2 o en capa 3, este último es conocido como repetidor de capa 3 o auto-backhauling.

Capitulo 1

1.3.4.7 Flexibilidad de Espectro La flexibilidad en el manejo del espectro radica en tres factores fundamentales: operación en bandas no pareada y pareada respectivamente, ancho de banda variable de laen múltiples bandas de frecuencia. La operación en bandas pareadas y no pareadas LTE pueda trabajar en esquemas dúplex por división de frecuencia FDDen esquemas dúplex por división del tiempo TDagrega adaptación a diversos esquemas regulatorios de asignación de bandas de frecuencias. segunda se refiere a la capacidad de trabajar en bandas portadoras que van desde los 1.4MHz hasta los 100 MHz esta última capacidad se logra utilizando agregación de portadora mencionada anteriormente. Y la última se puede decir que complementa la flexibilidad de LTE de adaptarse a diversos ambientes regulatorios y de mercado ya que puede trabajar en variadas bandas defrecuencia asignadas por la UIT para IMT, en el anexo B se pueden encontrar las bandas de operación de la E-UTRA la Figura 1-17. Flexibilidad de espectro de LTE

1.4 Núcleo de paquetes evolucionado EPC Para que LTE pueda lograr los exigentes requerimientos de IMTuna E-UTRAN bien refinada es necesario que se tenga una arquitectura de red móvil completa que permita obtener los rendimientos esperados (hasta 1Gpbs en el canal descendente y hasta 500Mbps en el canal ascendente). Toda la arquitectura LTE/SAE y EPC está pensada para reducirel número de elementos de red permitiendo una disminución considerable en las latencias y contribuyendo a obtener unos anchos de banda excepcionales.simple, comparada con una arquitectura 3G/UMTS, y combinada con la Eofrecer servicios de alto desempeño que requieren calidad de servicio QoS, esto incluye todos los servicios de video que se pueda imaginartecnología IP permite aplicar estar característica ya cMulti Protocol Label Switchingde red LTE. Figura 1-18. Arquitectura de red LTE

Flexibilidad de Espectro

La flexibilidad en el manejo del espectro radica en tres factores fundamentales: operación en bandas no pareada y pareada respectivamente, ancho de banda variable de la portadora y operación

bandas de frecuencia. La operación en bandas pareadas y no pareadas LTE pueda trabajar en esquemas dúplex por división de frecuencia FDD (para la banda pareada) o en esquemas dúplex por división del tiempo TDD (para banda no pareada)agrega adaptación a diversos esquemas regulatorios de asignación de bandas de frecuencias. segunda se refiere a la capacidad de trabajar en bandas portadoras que van desde los 1.4MHz hasta

última capacidad se logra utilizando agregación de portadora mencionada anteriormente. Y la última se puede decir que complementa la flexibilidad de LTE de adaptarse a diversos ambientes regulatorios y de mercado ya que puede trabajar en variadas bandas de

signadas por la UIT para IMT, en el anexo B se pueden encontrar las bandas de la Figura 1-17 explica las dos primeras características de forma gráfica.

Flexibilidad de espectro de LTE (15).

Núcleo de paquetes evolucionado EPC

Para que LTE pueda lograr los exigentes requerimientos de IMT-Avanzado no solo se necesita inada es necesario que se tenga una arquitectura de red móvil completa que

permita obtener los rendimientos esperados (hasta 1Gpbs en el canal descendente y hasta 500Mbps en el canal ascendente). Toda la arquitectura LTE/SAE y EPC está pensada para reducirel número de elementos de red permitiendo una disminución considerable en las latencias y contribuyendo a obtener unos anchos de banda excepcionales. Esta arquitectura relativamente simple, comparada con una arquitectura 3G/UMTS, y combinada con la Eofrecer servicios de alto desempeño que requieren calidad de servicio QoS, esto incluye todos los servicios de video que se pueda imaginar y por supuesto lo servicios de voz, siendo LTE una tecnología IP permite aplicar estar característica ya común en redes de fibra óptica que operan en Multi Protocol Label Switching MPLS. La Figura 1-18 muestra de una manera general la arquitectura

. Arquitectura de red LTE (16)

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La flexibilidad en el manejo del espectro radica en tres factores fundamentales: operación en portadora y operación

bandas de frecuencia. La operación en bandas pareadas y no pareadas permite que (para la banda pareada) o

D (para banda no pareada), esta característica agrega adaptación a diversos esquemas regulatorios de asignación de bandas de frecuencias. La segunda se refiere a la capacidad de trabajar en bandas portadoras que van desde los 1.4MHz hasta

última capacidad se logra utilizando agregación de portadora mencionada anteriormente. Y la última se puede decir que complementa la flexibilidad de LTE de adaptarse a diversos ambientes regulatorios y de mercado ya que puede trabajar en variadas bandas de

signadas por la UIT para IMT, en el anexo B se pueden encontrar las bandas de explica las dos primeras características de forma gráfica.

Avanzado no solo se necesita inada es necesario que se tenga una arquitectura de red móvil completa que

permita obtener los rendimientos esperados (hasta 1Gpbs en el canal descendente y hasta 500Mbps en el canal ascendente). Toda la arquitectura LTE/SAE y EPC está pensada para reducir el número de elementos de red permitiendo una disminución considerable en las latencias y

Esta arquitectura relativamente simple, comparada con una arquitectura 3G/UMTS, y combinada con la E-UTRAN permite ofrecer servicios de alto desempeño que requieren calidad de servicio QoS, esto incluye todos los

por supuesto lo servicios de voz, siendo LTE una omún en redes de fibra óptica que operan en

de una manera general la arquitectura