Capitulo 6. LTE Avanzado

Claudia Milena Hernández Bonilla

Víctor Manuel Quintero Flórez

Introducción

Introducción

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Introducción

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Introducción

Introducción

Introducción

IMT-Avanzado

• En 2008 UIT-R especifico los requerimientos de IMT Avanzado para estándares 4G:

– 100 Mbps en comunicaciones de alta movilidad (trenes, carros).

– 1 Gbps en comunicaciones de baja movilidad (transeuntes y usuarios estacionarios).

IMT Avanzado

• Un sistema 4G. Solución de banda ancha móvil totalmente IP.

• Computadores portatiles, modems inalámbricos, teléfonos inteligentes, y otros dispositivos móviles.

• Servicios: – Acceso a internet de ultra banda ancha.

– Telefonía IP.

– Juegos.

– Difusión multimedia.

IMT Avanzado

• Las versiones avanzadas de LTE y WiMAX (pre-4G, 3.9G) se encuentran en desarrollo:

– LTE Avanzado. (3GPP, R10).

– WirelessMAN-Avanzado. (IEEE, IEEE802.16m).

Aspectos claves IMT Avanzado

• Soporte común a un amplio rango de servicios.

• Interoperabilidad con otros sistemas de acceso radio.

• Equipos de usuario adecuados para su uso a nivel mundial.

• Itinerancia (roaming) a nivel mundial.

• Velocidades de transmisión de datos pico mejoradas.

Requerimientos IMT-Avanzado

• En 2008, UIT-R especificó los requerimientos de IMT-Avanzado para sistemas 4G:

– Red por conmutación de paquetes (IP).

– Velocidades de 100 Mbps y 1 Gbps.

– Compartición dinámica y uso de los recursos entre múltiples usuarios.

– Ancho de banda escalable 5–20 MHz, opcionalmente hasta 40 MHz.

– Eficiencia espectral pico de 15 bps/Hz en DL, y 6.75 bps/Hz en UL (para 1 Gbps en DL se requiere un ancho de banda de al menos 67 MHz.

– Eficiencia espectral de hasta 3 bps/Hz en DL y 2.25 bps/Hz/celda en UL para interiores.

– Traspasos a través de redes heterogeneas (HetNet).

– Ofrecer alta Calidad de Servicio (QoS) en aplicaciones multimedia.

Soluciones propuestas 4G

• Sistemas MIMO de alto orden y de conformación de haces (beamforming) hasta de 8x8.

• MIMO Co-operativo.

• Cancelación y coordinación de interferencia en el limite de la celda.

• Codificación avanzada y planificación.

• Femtoceldas (Home Node B) utilizando auto-configuración (SON, Self Organizing Networks).

• Coordinated Multiple Point Transmission and Reception (CoMP)

Soluciones propuestas 4G

Crecimiento de las redes móviles

• Incrementando el número de celdas, incrementando capacidad.

• Crecimiento potencial 2008-2015

Crecimiento de las redes móviles

• Potencial de las femtoceldas:

– Capacidad y cobertura. Limitaciones de los sistemas actuales.

– Mejores condiciones radio – mayores velocidades de transmisión de datos.

Crecimiento de las redes móviles

Crecimiento de las redes móviles

LTE Avanzado

• Presentado por 3GPP a ITU en 2009.

• LTE mejorado.

• Opción de acceso móvil de banda ancha a bajo costo.

• Sistema avanzado y muy flexible.

• Será construido sobre las capacidades del nivel físico del R8 y R9.

• Mayor eficiencia espectral a partir de sistemas de multiples antena avanzados.

LTE Avanzado

LTE Avanzado

LTE Avanzado

• Acuerdos sobre los requerimientos de LTE Avanzado: – Velocidades de transmisión de datos pico DL: 1 Gbps, UL: 500 Mbps.

– Mayores anchos de banda DL: 70 MHz y UL: 40 MHz.

– Latencia: Plano C < 50 ms & plano u < 5ms en un sentido. Teniendo en cuenta 30% retransmisiones.

– Throughput por usuario en el limite de la celda 2 veces mayor que en LTE.

– Throughput promedio por usuario 3 veces mayor que en LTE.

– Eficiencia espectral: 3 veces mayor que en LTE.

– Eficiencia espectral pico DL: 30 bps/Hz, UL: 15 bps/Hz.

– Flexibilidad en el uso del espectro: anchos de banda escalables.

– Cobertura optimizada con despliegues en ambientes microcelulares y áreas locales con ISD de hasta 1 Km.

– Compatibilidad con sistemas 3G antiguos.

LTE Avanzado

LTE Avanzado

• Anchos de banda de 100 MHz con bloques continuos (Carrier aggregation).

– 2.5 GHz.

– 3.5 GHz.

• Agregación de canales no continuos en el dispositivo móvil.

– Costo y complejidad del terminal móvil.

LTE Avanzado

• Dentro del espectro asignado o que posiblemente podrá ser asignado:

– Las bandas de baja frecuencia serán utilizadas para incrementar cobertura.

– Las bandas de alta frecuencia para asegurar una experiencia de banda ancha en pequeñas celdas y baja movilidad.

LTE Avanzado

• Algunos de los retos para terminales con 100 MHz de ancho de banda:

– Disponibilidad de filtros RF.

– Disponibilidad de ADC con altas frecuencias de muestreo y resolución de cuantificación.

– Complejidad de la decodificación e.g. decodificación de canal e incremento de la medida de buffer.

• Posible operación multiportadora (Carrier Aggregation).

LTE Avanzado

LTE Avanzado

• Posible operación multiportadora (Carrier Aggregation).

LTE Avanzado

• Soporte a anchos de banda asimétricos

LTE Avanzado

• Transmisión multi-antena mejorada en el enlace de bajada.

– Hasta 8 niveles de transmisión

• Satisfacer el alto requerimiento de eficiencia espectral

• Transmisión multi-antena mejorada en el enlace de bajada.

– Sistema MIMO-MU mejorado

LTE Avanzado

• Transmisión multi-antena mejorada en el enlace de subida.

– SU-MIMO hasta 4 niveles.

LTE Avanzado

LTE Avanzado

• Transmisión multipunto-coordinada

LTE Avanzado

• Recepción multipunto coordinada

LTE Avanzado

• Repetición (Relay)

– Relay Node.

• Soporte al desarrollo de celdas en áreas donde la red de transporte (Backhaul Wired) no se encuentra disponible o es costosa.

Investigación – más allá de 4G

• Altas velocidades de transmisión de datos en la mayor parte de la celda, especialmente usuarios expuestos a varias estaciones base. Macrodiversidad (macro-diversity, group cooperative relay, Beam-Division Multiple Access (BDMA)).

• Redes Omnipresentes (Pervasive Networks). Concepto en el cual el usuario se conecta simultaneamente a varias redes y puede moverse entre ellas sin interrupciones. (vertical handoff, IEEE 802.21). (Wi-Fi, UMTS, EDGE, o tecnologías de acceso del futuro).

• Tecnología de radio inteligente (smart-radio, cognitive radio) para adiministración eficiente de los recursos de espectro y energía y el uso de protocolos de enrutamiento en malla para crear redes omnipresentes.

Referencias

• Recommendation ITU-R M.1645. Framework and overall objectives of the future development of IMT-2000 and systems beyond IMT-2000.

• REPORT ITU-R M.2134. Requirements related to technical performance for IMT-Advanced radio interface(s).

• IMT-Advanced: 4G Wireless Takes Shape in an Olympic Year. Agilent Technologies.