E-UTRA

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E-UTRA(N)(Evolved Universal Terrestrial Radio Access (Network),演進的UMTS陸面無線接入(网络)),屬於3GPP LTE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

特色[编辑]

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 MHz的頻譜[2]
  • 峰值上傳速率71 Mbit / s的每20 MHz的頻譜[2]
  • 彈性化的頻寬在1.25 MHz到20 MHz之間. :1.4 MHz,3 MHz,5 MHz,15 MHz和20 MHz的標準化。 相較之下, W-CDMA 一般只使用5 MHz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FDDTDD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femtocellpicocell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。

基本原理[编辑]

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。

EUTRAN 協定堆疊[编辑]

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

實體層(L1)的設計[编辑]

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。

EUTRAN 實體通道與訊號[编辑]

下行 (DL)[编辑]

下行有下列的實體通道[10]:

  • 實體控制通道(Physical Downlink 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)

上行 (UL)[编辑]

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。

使用者設備 (UE) 分類[编辑]

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 调制方式下行 调制方式上行
Release 8 Category 1 10.3 Mbits/s 1 5.2 Mbit/s QPSK,16QAM,64QAM QPSK,16QAM
Release 8 Category 2 51.0 Mbits/s 2 25.5 Mbit/s QPSK,16QAM,64QAM QPSK,16QAM
Release 8 Category 3 102.0 Mbits/s 2 51.0 Mbit/s QPSK,16QAM,64QAM QPSK,16QAM
Release 8 Category 4 150.8 Mbits/s 2 51.0 Mbit/s QPSK,16QAM,64QAM QPSK,16QAM,64QAM
Release 8 Category 5 299.6 Mbits/s 4 75.4 Mbit/s QPSK,16QAM,64QAM QPSK,16QAM,64QAM
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]

EUTRAN發布[编辑]

  • 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。

具体频带[编辑]

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
工作頻段号
上行工作頻段
BS接收
UE发送
(MHz)
下行工作頻段
BS发送
UE接收
(MHz)
双工模式 信道带宽(MHz) 通用名称 简介
001 I (1) 017 1920 - 1980 017 2110 - 2170 FDD 5, 10, 15, 20 IMT 国际移动通信系统2100MHz频带
002 II (2) 012 1850 - 1910 012 1930 - 1990 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 PCS A-F 个人通讯服务1900MHz频带
003 III (3) 010 1710 - 1785 010 1805 - 1880 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 DCS 数字蜂窝系统1800MHz频带
004 IV (4) 009 1710 - 1755 013 2110 - 2155 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 AWS A-F 高级无线服务1700MHz频带
005 V (5) 006 824 - 849 006 869 - 894 FDD 1.4, 3, 5, 10 Cellular/CLR 移动蜂窝网络850MHz频带
006 VI (6) 007 830 - 840 007 875 - 885 FDD 5, 10 UMTS 800 现已停用
被 XIX (19) 代替
007 VII (7) 021 2500 - 2570 021 2620 - 2690 FDD 5, 10, 15, 20 IMT-E 扩展国际移动通信系统2600MHz频带
008 VIII (8) 008880 - 915 008925 - 960 FDD 1.4, 3, 5, 10 E-GSM 扩展全球移动通信系统900MHz频带
009 IX (9) 012 1749.9 - 1784.9 011 1844.9 - 1879.9 FDD 5, 10, 15, 20 UMTS 1800 通用移动通讯系统1800MHz频带
010 X (10) 011 1710 - 1770 013 2110 - 2170 FDD 5, 10, 15, 20 Extended AWS A-G 扩展高级无线服务1700MHz频带
IV (4) 扩展频段
011 XI (11) 009 1427.9 - 1447.9 009 1475.9 - 1495.9 FDD 5, 10 Lower PDC/LPDC 个人数字蜂窝网络1500MHz频带
012 XII (12) 001 698 - 716 001 728 - 746 FDD 1.4, 3, 5, 10 Lower SMH/LSMH blocks A/B/C 美国700MHz频带A/B/C块
013 XIII (13) 003 777 - 787 003 747 - 757 FDD 5, 10 Upper SMH/USMH block C 美国700MHz频带C块
014 XIV (14) 004 788 - 798 004 758 - 768 FDD 5, 10 Upper SMH/USMH block D 美国700MHz频带D块
015 XV (15) 014 1900 - 1920 021 2600 - 2620 FDD 5, 10 保留
016 XVI (16) 015 2010 - 2025 020 2585 - 2600 FDD 5, 10, 15 保留
017 XVII (17) 002 704 - 716 002 734 - 746 FDD 5, 10 Lower SMH/LSMH blocks B/C 美国700MHz频带B/C块
XII (12) 子频段
018 XVIII (18) 002 815 - 830 002 860 - 875 FDD 5, 10, 15 Japan Lower 800 日本850MHz频带
019 XIX (19) 002 830 - 845 002 875 - 890 FDD 5, 10, 15 Japan Upper 800 日本850MHz频带
VI (6) 扩展频段
020 XX (20) 005 832 - 862 005 791 - 821 FDD 5, 10, 15, 20 EUDD 欧盟数字红利800MHz频段
021 XXI (21) 009 1447.9 - 1462.9 009 1495.9 - 1510.9 FDD 5, 10, 15 Upper PDC/UPDC 个人数字蜂窝网络1500MHz频带
022 XXII (22) 029 3410 - 3490 030 3510 - 3590 FDD 5, 10, 15, 20 FDD 3500MHz频带
023 XXIII (23) 015 2000 - 2020 016 2180 - 2200 FDD 1.4, 3, 5, 10 S-Band a/k/a AWS-4 S波段高级无线服务2000MHz频带
024 XXIV (24) 011 1626.5 - 1660.5 010 1525 - 1559 FDD 5, 10 L-Band L波段1600MHz频带
025 XXV (25) 013 1850 - 1915 014 1930 - 1995 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 Extended PCS/EPCS A-G 扩展个人通讯服务1900MHz频带
II (2) 扩展频段
026 XXVI (26) 005 814 - 849 005 859 - 894 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 Extended CLR/ECLR 扩展移动蜂窝网络850MHz频带
V (5), VI (6), XVIII (18) 扩展频段
027 XXVII (27) 005 807 - 824 005 852 - 869 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15 SMR 专业移动无线电800MHz频带
028 XXVIII (28) 005 703 - 748 005 758 - 803 FDD 15, 10, 15, 20 APAC 亚太地区700MHz频带
029 XXIX (29) 005 N/A 005 716 - 728 FDD 5, 10 Lower SMH/LSMH blocks D/E 美国700MHz频带D/E块
额外的载波聚合下行工作频段
030 XXX (30) 018 2305 - 2315 018 2350 - 2360 FDD 5, 10 WCS blocks A/B 无线通讯服务A/B块2300MHz频带
031 XXXI (31) 保留
032 XXXII (32) 保留
033 XXXIII (33) 016 1900 - 1920 TDD 5, 10, 15, 20 IMT 国际移动通信系统2100MHz频带
034 XXXIV (34) 020 2010 - 2025 TDD 5, 10, 15 IMT 国际移动通信系统2100MHz频带
035 XXXV (35) 014 1850 - 1910 TDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 PCS Uplink 个人通讯服务1900MHz上行频带
036 XXXVI (36) 019 1930 - 1990 TDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 PCS Downlink 个人通讯服务1900MHz下行频带
037 XXXVII (37) 017 1910 - 1930 TDD 5, 10, 15, 20 PCS Duplex spacing 个人通讯服务1900MHz双工间隔频带
038 XXXVIII (38) 023 2570 - 2620 TDD 5, 10, 15, 20 IMT-E 扩展国际移动通信系统2600MHz频带
039 XXXIX (39) 015 1880 - 1920 TDD 5, 10, 15, 20 TDD 1900MHz频带
040 XL (40) 021 2300 - 2400 TDD 5, 10, 15, 20 IMT-2000 第三代移动通信系统2300MHz频带
041 XLI (41) 021 2496 - 2690 TDD 5, 10, 15, 20 BRS/EBS 宽带广播服务/教育宽带服务2500MHz频带
042 XLII (42) 021 3400 - 3600 TDD 5, 10, 15, 20 TDD 3500MHz频带
043 XLIII (43) 021 3600 - 3800 TDD 5, 10, 15, 20 TDD 3700MHz频带
044 XLIV (44) 002 703 - 803 TDD 5, 10, 15, 20 APAC 亚太地区700MHz频带

各地区的部署情况[编辑]

下面的列表显示了标准化的LTE频段及其使用区域,主要的LTE频带以 粗体 显示。

  • EUTRAN 工作频段号双工模式为FDD的 I(1), III(3), VII(7), XXVIII(28),双工模式为TDD的 XXXVIII(38), XL(40) 适用于ITU的 1, 2, 3 类地区未来进行国际漫游
  • EUTRAN 工作频段号双工模式为FDD的 VIII(8) 长期来看未来可允许在ITU的 1, 2, 3 类地区进行国际漫游
  • EUTRAN 工作频段号双工模式为FDD的 XX(20) 适合在ITU的1类(欧洲/中东/非洲)地区漫游
  • EUTRAN 工作频段号双工模式为FDD的 II(2), IV(4) 适合在ITU的2类(美洲)地区漫游
EUTRAN
工作频段号
频带(MHz) 通用名称 北美洲 拉丁美洲 欧洲 亚洲 非洲 大洋洲
I (1) 2100 IMT 0 0 瑞典(3) 1
计划: 中国(中国联通,中国电信)
安哥拉(Unitel), 南非(Cell C) 未有部署
II (2) 1900 PCS A-F 美国(C Spire) 多明尼加共和国(Tricom), 巴拉圭(Personal) 0 0 0 0
III (3) 1800 DCS 0 多明尼加共和国(Orange S.A.), 委内瑞拉(Digitel GSM) 1 中华民国(中华电信[14]
计划: 中国(中国电信中国联通)
1 1
IV (4) 1700 AWS A-F 美国(AT&T, T-Mobile, BendBroadband, Big River Telephone, C Spire, Leap, Verizon), 加拿大(Bell, Eastlink, MTS, Rogers, Telus, SaskTel) 墨西哥(Telcel), 巴拉圭(Copaco), 乌拉圭(Ancel)
计划: 阿根廷(Movistar), 秘鲁(Movistar)
0 0 0 0
V (5) 850 CLR 未有部署 未有部署 0 韩国(LG U+, SK Telecom) 0 未有部署
VI (6) 800 现已停用 不适用 不适用 不适用 被 XIX (19) 代替 不适用 不适用
VII (7) 2600 IMT-E 加拿大(Bell, Rogers) 巴西(Claro, Oi, TIM, Vivo), 智利(Claro), 哥伦比亚(Une-EPM), 哥斯达黎加(ICE Celular) 1 1 未有部署 澳大利亚, 新西兰
(未有部署)
VIII (8) 900 E-GSM 0 0 瑞典(Net4Mobility) 韩国(KT) 未有部署 计划: 澳大利亚(Telstra)
IX (9) 1700 UMTS 1700 0 0 0 日本(EMOBILE)
(被 III (3) 取代)
0 0
X (10) 1700 EAWS A-G 未有部署 未有部署 0 0 0 0
XI (11) 1500 LPDC 0 0 0 日本(au) 0 0
XII (12) 700 LSMH A/B/C 美国(部分地区) 0 0 0 0 0
XIII (13) 700 USMH C 美国(Verizon) 玻利维亚(Entel Bolivia) 0 乌兹别克斯坦(UCell) 0 0
XIV (14) 700 USMH D 美国(公共安全) 0 0 0 0 0
XV (15) 保留 保留 不适用 不适用 保留 不适用 不适用 不适用
XVI (16) 保留 保留 不适用 不适用 保留 不适用 不适用 不适用
XVII (17) 700 LSMH B/C 美国(AT&T) 0 0 0 0 0
XVIII (18) 850 Japan Lower 800 0 0 0 日本(au)
(被 XXVI (26) 取代)
0 0
XIX (19) 850 Japan Upper 800 0 0 0 日本(NTT DoCoMo)
(被 XXVI (26) 取代)
0 0
XX (20) 800 EUDD 0 0 1 卡塔尔(ooredoo) 坦桑尼亚(Smile), 乌干达(Orange S.A., Smile) 0
XXI (21) 1500 UPDC 0 0 0 日本(NTT DoCoMo) 0 0
XXII (22) 3500 0 0 未有部署 0 0 0
XXIII (23) 2000 S-Band 美国
(未有部署)
0 0 0 0 0
XXIV (24) 1600 L-Band 美国
(未有部署)
0 0 0 0 0
XXV (25) 1900 EPCS A-G 美国(Sprint) 未有部署 0 0 0 0
XXVI (26) 850 ECLR 未有部署 未有部署 0 未有部署 0 未有部署
XXVII (27) 800 SMR 美国
(未有部署)
0 0 0 0 0
XXVIII (28) 700 APAC 未有部署 未有部署 0 中华民国(远传电信
计划:中华民国(台湾大哥大[15]
0 未有部署
XXIX (29) 800 LSMH D/E 美国(AT&T)
(未有部署)
0 0 0 0 0
XXX (30) 2300 WCS 美国(AT&T)
(未有部署)
0 0 0 0 0
XXXI (31) 保留 保留 保留 保留 保留 保留 保留 保留
XXXII (32) 保留 保留 保留 保留 保留 保留 保留 保留
XXXIII (33) TDD 2100 IMT 0 0 未有部署 斯里兰卡, 新加坡, 马来西亚
(未有部署)
0 澳大利亚
(未有部署)
XXXIV (34) TDD 2100 IMT 0 0 未有部署 中国, 日本
(未有部署)
0 0
XXXV (35) TDD 1900 PCS 未有部署 未有部署 0 0 0 0
XXXVI (36) TDD 1900 PCS 未有部署 未有部署 0 0 0 0
XXXVII (37) TDD 1900 PCS 未有部署 未有部署 0 0 0 0
XXXVIII (38) TDD 2600 IMT-E 0 巴西(On Telecom, SKY Brasil) 波兰(Aero2), 俄罗斯(MegaFon, MTS)
计划: 西班牙(COTA), 瑞典(3)
沙特阿拉伯(Mobily, Zain)
计划: 中国(中国移动)
乌干达(MTN) 0
XXXIX (39) TDD 1900 0 0 0 计划: 中国(中国移动) 0 0
XL (40) TDD 2300 IMT-2000 0 未有部署 俄罗斯(Vainah Telecom) 香港(中国移动香港), 印度(Airtel), 阿曼(Omantel), 沙特阿拉伯(STC), 斯里兰卡(Dialog)
计划: 中国(中国移动, 中国联通, 中国电信)
南非, 乌干达
(未有部署)
澳大利亚(NBN Co, Optus)
XLI (41) TDD 2500 BRS/EBS 美国(Sprint, 计划: nTelos) 0 0 日本(SoftBank(WCP))
计划: 中国(中国移动, 中国联通, 中国电信)
0 0
XLII (42) TDD 3500 0 计划: 智利(Entel) 英国(UK Broadband) 0 0 0
XLIII (43) TDD 3700 0 0 英国(UK Broadband) 0 0 0
XLIV (44) TDD 700 APAC 0 0 0 中国
(未有部署)
0 0

注釋[编辑]

參見[编辑]

外部連結[编辑]

網際網路接入
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英语G.hn Ethernet HomePNA英语HomePNA  · G.hn英语G.hn G.hn英语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英语iBurst · WiBro/WiMAX · UMTS-TDD · HSPA · HSDPA · EV-DO · LTE 衛星上網英语Satellite Internet access