E-UTRA

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E-UTRA（Evolved Universal Terrestrial Radio Access，演進的UMTS陸面無線接入），屬於3GPP LTE 的空中介面[1]，目前是 3GPP 的第八版本。與 HSPA 不同的是，LTE 的 E-UTRA 係一全新的系統，絕不相容於W-CDMA。它提供了更高的传输速率，低延迟和最佳化数据包的能力，用OFDMA无线接入给下行连接，SC-FDMA给上行连接。

EUTRAN architecture as part of a LTE and SAE network

目录

[编辑] 特色

E-UTRA 具有如下的特色：

  • 峰值下載速率（Peak download rates）為292 Mbit/s的為4x4的天線，143 Mbit/s的天線為2x2的20兆赫的頻譜[2]。
  • 峰值上傳速率71 Mbit / s的每20兆赫的頻譜[2]。
  • 彈性化的頻寬在1.25MHz到20MHz之間. ：1.4兆赫，3兆赫，5兆赫，15兆赫和20兆赫的標準化。 相較之下, W-CDMA 一般只使用5MHz頻譜。
  • 頻譜效率（en:spectral efficiency） 增加到 2-4 倍，遠較 3GPP (HSPA) release 6 要好。
  • 低數據傳輸延遲
  • 支持終端移動速度高達350公里/小時或500公里/小時（取決於頻段）。
  • 同時支持FDD和TDD的複式以及半雙工FDD相同的無線接入技術。
  • 支持所有目前使用的頻段的IMT系統由ITU-R的。
  • 相較於3G网络，同样使用femtocell和picocell的小半徑基站，然macrocell半徑超過100公里，覆盖距离显著提升。
  • 簡化的體系結構：EUTRAN網絡僅由eNodeB組成
  • 支持互操作（inter-operation）與其他系統（如GSM/EDGE/UMTS/CDMA2000/WiMAX……）
  • 封包交換（Packet switched）的無線接口。

[编辑] 基本原理

雖然随着UMTS與HSDPA技術和HSUPA技術及其發展，提供高數據傳輸速率的無線數據使用量預計將繼續大幅增加，在未來幾年由於需求的增加和提供的服務和內容上的搬遷，需要繼續為最終用戶削減成本。預計這一增長不僅需要更快的網絡和無線電接口，但也更符合成本效益比，是現行標準可能的演變。 因此，3GPP的財團提出了要求。新的無線電接口（EUTRAN）和核心網絡演進（系統架構演進SAE的），將滿足這種需要。

[编辑] EUTRAN 協定堆疊

EUTRAN 協定堆疊包含有[3]：

EUTRAN协议栈
  • 實體層[4]：執行從MAC所有信息傳輸通道在空中接口。
  • MAC層[5]：MAC子層提供了一組邏輯通道，它的RLC子層复用物理層到傳輸通道。
  • RLC[6]：用於傳送 PDCP 的 PDUs。它可以在3種不同模式的可靠性提供依據。 根據這個模式下，它可以提供： ARQ的錯誤校正，分割/串聯的PDU，重新排序為序列交貨，重複檢測等等。
  • PDCP[7]：對於RRC層提供數據傳輸的加密和完整性保護。
  • RRC[8]：播的系統信息相關的接入層和運輸的非接入層 （NAS）的消息。

接口層協議棧的EUTRAN：

  • NAS[9]： UE 和 MME 之間的網路協定。
  • IP

[编辑] 實體層（L1）的設計

E-UTRA採用正交頻分复用（OFDM），多輸入-多輸出（MIMO）天線技術，根據不同的類別，可以使用終端以及波束形成的下行，以支持更多的用戶，更高的數據傳輸速率和較低的處理能力需要對每一個手機。

[编辑] EUTRAN 實體通道與訊號

[编辑] 下行 (DL)

下行有下列的實體通道[10]:

  • 實體控制通道（Physical Control Channel, PDCCH）承载各种各样的控制信息, 自适应的重传需要通过PDCCH进行上行授权.
  • 實體控制格式指示通道（Physical Control Format Indicator Channel, PCFICH）用於通知 PDCCH 的長度.
  • 實體混合ARQ指示通道（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel, PHICH）是使ACK／NACK的传输独立于 PDCCH的配置。PHICH占用的RE是在PBCH中指示的。
  • 實體下行共享通道（Physical Downlink Shared Channel, PDSCH）用于承载来自传输信道DSCH的数据. PDSCH 上有支援 QPSK, 16QAM 以及 64QAM.
  • 實體組播通道（Physical Multicast Channel, PMCH）用於使用單一頻道（Single Frequency Network）组播频道。
  • 實體廣播通道（Physical Broadcast Channel, PBCH）用於在Cell內傳播系統基本資訊。

以及下列的訊號:

  • 同步器 (PSS and SSS) 是指 UE 發現 LTE cell 和執行初始同步。
  • 參考信號 (cell specific, MBSFN, and UE specific) 用於UE 針對不同的通道進行通道估計。
  • 定位參考信號（Positioning reference signals, PRS）, 在第九個版本中加入, 是指 UE 使用 OTDOA 定位 (multilateration的一種)

[编辑] 上行 (UL)

上行支援三種實體通道:

  • 實體隨機接入通道（Physical Random Access Channel, PRACH）是手機發出的請求識別訊號[11]。
  • 實體上行共享通道（Physical Uplink Shared Channel, PUSCH）用于承载来自传输信道USCH的数据。PUSCH 通道上可以存在TFCI。PDSCH 可支援 QPSK 模組，16QAM的並且根據用戶設備類64QAM調製方式。PUSCH 是唯一的通道, 因為更大的帶寬, 要使用 SC-FDMA。
  • 實體上行控制通道（Physical Uplink Control Channel, PUCCH）用於承載控制資訊. 請注意，僅包含控制信息的上行研究DL承認以及相關的CQI報告，所有的UL編碼和分配參數已知的網絡側，並傳訊給 UE在PDCCH。

以及下列的訊號:

  • 參考信號（Reference signals, RS）：RS存在於每個RB中，RS的位置會因發射天線的數量、CP的形式等不同而不同。
  • 探測參考信號（Sounding reference signals, SRS）：由enodeB使用於評估上行通道, SRS是UE 发送的全频带参考信号。

[编辑] 使用者設備 (UE) 分類

在 3GPP 第 10 版协议中定义的 8 种 LTE UE 工作类型定义[2] 所取得最大数据速率和MIMO功能的支持.

3GPP Release UE 工作类型（User Equipment Category） 最大L1层数据速率 下行 MIMO实现下行速率的最大天线数 最大L1层数据速率 上行
Release 8 Category 1 10.3 Mbits/s 1 5.2 Mbit/s
Release 8 Category 2 51.0 Mbits/s 2 25.5 Mbit/s
Release 8 Category 3 102.0 Mbits/s 2 51.0 Mbit/s
Release 8 Category 4 150.8 Mbits/s 2 51.0 Mbit/s
Release 8 Category 5 299.6 Mbits/s 4 75.4 Mbit/s
Release 10 Category 6 301.5 Mbits/s 2 or 4 51.0 Mbit/s
Release 10 Category 7 301.5 Mbits/s 2 or 4 102.0 Mbit/s
Release 10 Category 8 2998.6 Mbits/s 8 1497.8 Mbit/s

注1：L1的數據傳輸速率傳送數據不包括不同協議層间的开销损耗。

注2：Category 8指定的3.0 Gbps/1.5 Gbps是扇区级能接近的总数据峰值速率。单个用户的实际最大数据速率为1.2 Gbps的（下行）和600 Mbps（上行）[12]。

[编辑] EUTRAN發布

  • 版本8，2008年定版，是第一份LTE標準。
  • 版本9，2009年定版，包括一些增加的實體層，如dual layer (MIMO)的波束傳輸（beamforming transmission）或定位（positioning）支持。
  • 發布10，2011年定版，引入LTE強化功能，如載波聚合（carrier aggregation），上行的SU-MIMO或中繼（relay），用於處理L1峰值數據（L1 peak data）速率增加。

所有LTE的設計都保持向下相容性，版本8的client可以在版本10的網路上執行。

[编辑] 頻帶和信道帶寬

3GPP TS 36.101中，表5.5-1的“E - UTRA工作頻段”和5.6.1-1的“E - UTRA信道帶寬” ,[13] 下表中列出指定頻段的LTE和每個上市波段的信道帶寬支持:

EUTRAN
工作頻段		 上行 (UL)
工作頻段
BS 接收
UE Transmit		 下行 (DL)
工作頻段
BS Transmit
UE 接收		 Duplex Mode 信道帶寬 (MHz) Alias 地区
001 I (1) 017 1920 MHz to 1980 MHz 017 2110 MHz to 2170 MHz FDD 5, 10, 15, 20 UMTS IMT, "2100" 日本, 欧洲, 亚洲
002 II (2) 012 1850 MHz to 1910 MHz 012 1930 MHz to 1990 MHz FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 PCS, "1900" 加拿大, 美国, 拉丁美洲
003 III (3) 010 1710 MHz to 1785 MHz 010 1805 MHz to 1880 MHz FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 DCS 1800, "1800" 芬兰,[14] 香港[15][16], 德国 [17]
004 IV (4) 009 1710 MHz to 1755 MHz 013 2110 MHz to 2155 MHz FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 AWS, "1.7/2.1 GHz" 加拿大, 美国, 拉丁美洲
005 V (5) 006 824 MHz to 849 MHz 006 869 MHz to 894 MHz FDD 1.4, 3, 5, 10 Cellular 850, UMTS850 加拿大, 美国, 澳大利亚,智利
006 VI (6) 007 830 MHz to 840 MHz 007 875 MHz to 885 MHz FDD 5, 10 UMTS800 日本
007 VII (7) 021 2500 MHz to 2570 MHz 021 2620 MHz to 2690 MHz FDD 5, 10, 15, 20 IMT-E, "2.6 GHz" 欧盟
008 VIII (8) 008880 MHz to 915 MHz 008925 MHz to 960 MHz FDD 1.4, 3, 5, 10 GSM, UMTS900, EGSM900 欧盟, 拉丁美洲
009 IX (9) 012 1749.9 MHz to 1784.9 MHz 011 1844.9 MHz to 1879.9 MHz FDD 5, 10, 15, 20 UMTS1700 加拿大, 美国, 日本
010 X (10) 011 1710 MHz to 1770 MHz 013 2110 MHz to 2170 MHz FDD 5, 10, 15, 20 UMTS, IMT 2000 巴西, 乌拉圭, 厄瓜多尔, 秘鲁
011 XI (11) 009 1427.9 MHz to 1447.9 MHz 009 1475.9 MHz to 1495.9 MHz FDD 5, 10 PDC 日本 (Softbank, KDDI, DoCoMo)[18]
012 XII (12) 001 698 MHz to 716 MHz 001 728 MHz to 746 MHz FDD 1.4, 3, 5, 10 lower SMH blocks A/B/C 美国
013 XIII (13) 003 777 MHz to 787 MHz 003 746 MHz to 756 MHz FDD 5, 10 upper SMH block C 美国
014 XIV (14) 004 788 MHz to 798 MHz 004 758 MHz to 768 MHz FDD 5, 10 upper SMH block D 美国
017 XVII (17) 002 704 MHz to 716 MHz 002 734 MHz to 746 MHz FDD 5, 10
018 XVIII (18) 002 815 MHz to 830 MHz 002 860 MHz to 875 MHz FDD 5, 10, 15
019 XIX (19) 002 830 MHz to 845 MHz 002 875 MHz to 890 MHz FDD 5, 10, 15
020 XX (20) 005 832 MHz to 862 MHz 005 791 MHz to 821 MHz FDD 5, 10, 15, 20 EU's Digital Dividend 800 MHz 欧盟
021 XXI (21) 005 1447.9 MHz to 1462.9 MHz 005 1495.9 MHz to 1510.9 MHz FDD 5, 10, 15
024 XXIV (24) 005 1626.5 MHz to 1660.5 MHz 005 1525 MHz to 1559 MHz FDD 5, 10
033 XXXIII (33) 016 1900 MHz to 1920 MHz TDD 5, 10, 15, 20
034 XXXIV (34) 020 2010 MHz to 2025 MHz TDD 5, 10, 15
035 XXXV (35) 014 1850 MHz to 1910 MHz TDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20
036 XXXVI (36) 019 1930 MHz to 1990 MHz TDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20
037 XXXVII (37) 017 1910 MHz to 1930 MHz TDD 5, 10, 15, 20
038 XXXVIII (38) 023 2570 MHz to 2620 MHz TDD 5, 10, 15, 20 EU
039 XXXIX (39) 015 1880 MHz to 1920 MHz TDD 5, 10, 15, 20
040 XL (40) 021 2300 MHz to 2400 MHz TDD 5, 10, 15, 20 IMT-2000 中国, 印度
041 XLI (41) 021 2496 MHz to 2690 MHz TDD 5, 10, 15, 20
042 XLII (42) 021 3400 MHz to 3600 MHz TDD 5, 10, 15, 20
043 XLIII (43) 021 3600 MHz to 3800 MHz TDD 5, 10, 15, 20

[编辑] 注釋

  1. ^ 3GPP UMTS Long Term Evolution page
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 3GPP TS 36.306 E-UTRA User Equipment radio access capabilities
  3. ^ 3GPP TS 36.300 E-UTRA Overall description
  4. ^ 3GPP TS 36.201 E-UTRA: LTE physical layer; General description
  5. ^ 3GPP TS 36.321 E-UTRA: Access Control (MAC) protocol specification
  6. ^ 3GPP TS 36.322 E-UTRA: Radio Link Control (RLC) protocol specification
  7. ^ 3GPP TS 36.323 E-UTRA: Packet Data Convergence Protocol (PDCP) specification
  8. ^ 3GPP TS 36.331 E-UTRA: Radio Resource Control (RRC) protocol specification
  9. ^ 3GPP TS 24.301 Non-Access-Stratum (NAS) protocol for Evolved Packet System (EPS); Stage 3
  10. ^ 3GPP TS 36.211 E-UTRA Physical channels and modulation
  11. ^ Nomor Research Newsletter: LTE Random Access Channel
  12. ^ 3GPP LTE / LTE-A Standardization: Status and Overview of Technologie, slide 16
  13. ^ 3GPP TS 36.101 E-UTRA: User Equipment (UE) radio transmission and reception
  14. ^ Reuters UK
  15. ^ Wireless Federation
  16. ^ OFTA 1800 MHz Auction
  17. ^ [1] NGNM on DT LTE deployment
  18. ^ IntoMobile "Japan Opening up New Spectrum for LTE..."

[编辑] 參見

[编辑] 外部連結

行動通訊標準
0G (無線電話)
1G
NMT · AMPS · Hicap · Mobitex · DataTAC · TACS · ETACS
2G
GSM/3GPP 家族
GSM · CSD
3GPP2 家族
其它
D-AMPS (IS-54 及 IS-136) · CDPD · iDEN · PDC · PHS
2G的過渡
(2.5G, 2.75G)
GSM/3GPP 家族
HSCSD · GPRS · EDGE/EGPRS
3GPP2 家族
CDMA2000 1xRTT (IS-2000)
iDEN 家族
3G (IMT-2000)
3GPP 家族
3GPP2 家族
3G的過渡
(3.5G, 3.75G, 3.9G)
3GPP 家族
HSDPA · HSUPA · HSPA+ · LTE (E-UTRA)
3GPP2 家族
其它
4G (IMT-Advanced)
3GPP 家族
WiMAX 家族
5G
目前处于概念性研究，未正式开发
链接
内部链接
外部链接
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網路型態 有線 無線
光纖 同軸電纜 乙太網路 電話線 電力線 地表無線電（免執照） 地表無線電（要執照） 人造衛星
LAN 1000BASE-X G.hn Ethernet HomePNA  · G.hn G.hn Wi-Fi · Bluetooth · DECT · Wireless USB
WAN PON DOCSIS 電話撥接上網 · ISDN · DSL BPL · PLC Muni Wi-Fi GPRS · iBurst · WiBro/WiMAX · UMTS-TDD, HSPA · HSDPA · EV-DO · LTE 衛星上網
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