Jose F. Monserrat - 3GPP LTE - Hacia la 4G móvil

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3GPP LTE: Hacia la 4G móvil: краткое содержание, описание и аннотация

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Las Comunicaciones Móviles, que fueron un privilegio para unos pocos en la década de los 80, han alcanzado ya su nivel de saturación en cotas de penetración en el Mercado. La voz y los mensajes cortos siguen representando un elevado porcentaje del uso de los terminales móviles, pero desde hace unos pocos años están creciendo exponencialmente las cifras de tráfico en servicios de datos, especialmente empujados por la navegación web y el correo electrónico. La introducción primero de la adaptación a GPRS de los sistemas de 2ª generación y el posterior despliegue de UMTS, con su ampliación específica para datos de alta velocidad HSPA, han permitido soportar ese incremento durante la primera década de este siglo. Sin embargo, las previsiones de crecimiento actuales hacen necesario el despliegue en muy poco tiempo de nuevas soluciones, por lo que el foro de estandarización europeo 3GPP (3rd Generation Partnership Project) ha continuado evolucionando sus propuestas cerrando a finales de 2008 la primera versión de una nueva generación de redes de acceso radio celular: Long Term Evolution (LTE) y en 2010 la versión avanzada (LTE-A) que la Unión Internacional de Telecomunicaciones ha reconocido ya como estándar de 4ª generación. LTE arranca su andadura en el mercado con la intención de ofrecer servicios de datos de gran ancho de banda, multiplicando por más de 10 las tasas binarias ofrecidas en 3G y con infraestructuras de redes más eficientes basadas en una arquitectura de red de acceso simplificada. Además, la flexibilidad en el uso del espectro que se contempla en el estándar LTE facilita la regulación del uso de distintas bandas de frecuencia y la sustitución progresiva de los anteriores estándares de 2ª y 3ª generación. Este texto cubre todos los aspectos técnicos relevantes del estándar LTE, desde la descripción de los mecanismos de acceso radio y canales físicos, hasta las consideraciones sobre despliegue y gestión de recursos en redes LTE operativas. En todos y cada uno de los capítulos se ha utilizado una redacción orientada a la comprensión del texto, con las miras puestas en su potencial uso como libro de texto, pero sin dejar de lado ningún detalle significativo del estándar de 3GPP, por lo que el libro puede también considerarse como de referencia para profesionales del sector. Los autores son investigadores españoles de reconocido prestigio en su ámbito que han participado en los últimos años en las propuestas Europeas de estandarización de LTE de forma directa o a través de proyectos de investigación y foros científicos y tecnológicos.

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8.4. Componentes de la latencia del plano de usuario en LTE.

8.5. Interrupción del plano de usuario en LTE

8.6. Ejemplo de obtención de la curva de prestaciones envolvente.

8.7. Throughput para transmisión con antena única con diferentes números de antenas receptoras y baja correlación

8.8. Throughput para transmisión con antena única con diferentes números de antenas receptoras y alta correlación

8.9. Comparación SISO y TrxDiv 2 × 1

8.10. Comparación SISO, SIMO 1 × 2 y TrxDiv 2 × 2 con baja correlación en recepción

8.11. Comparación SISO, SIMO 1 × 2 y TrxDiv 2 × 2 con alta correlación en recepción

8.12. Comparación SIMO y multiplexación espacial (SM) con baja correlación del canal

8.13. Comparación SIMO y multiplexación espacial (SM) con alta correlación del canal

8.14. Comparación SIMO y multiplexación espacial (SM) de rango 1 con alta correlación del canal

8.15. Obtención de envolvente del throughput para canal EPA y frecuencia Doppler de 5 Hz con 2 antenas en recepción

8.16. Throughput para canal EPA y EVA con frecuencia Doppler de 5 Hz empleando 2 antenas en recepción

8.17. Throughput para canal EPA y frecuencia Doppler de 5 Hz con 2 y 4 antenas en recepción

8.18. Throughput para canal EPA con diferentes frecuencias Doppler y 2 antenas en recepción

8.19. Distribuciones del factor de geometría para los diferentes escenarios de despliegue en SIMO 1 × 2

8.20. Eficiencia espectral de celda para los diferentes escenarios de despliegue

8.21. Eficiencia espectral en el borde de la celda para los diferentes escenarios de despliegue

8.22. Capacidad VoIP

9.1. Arquitectura E-MBMS

9.2. Estructura de canales E-MBMS

9.3. Multiplexación de servicios en una subtrama LTE

9.4. Transmisión sincronizada MBSFN

9.5. Mapeado de las señales de referencia en MBSFN

9.6. Ejemplo de despliegue de una red E-MBMS

9.7. Nivel de cobertura (%) en función del CQI

9.8. Número total de canales de TV disponibles en función del número de celdas, ambos por cluster SFrN

9.9. Número total de canales de TV disponibles en el sistema en función del número de celdas por cluster SFrN

9.10. Tiempo de servicio de descarga del fichero en función del valor de CQI asignado

9.11. Tasa binaria total del sistema (Mb/s) vs. número de usuarios por celda

9.12. Tasa binaria media por usuarios unicast (Mb/s) vs. número de usuarios por celda

10.1. Futura red IMT

10.2. Bandas de frecuencia móvil asignadas a IMT-A

10.3. Latencia en el plano de control

10.4. Proceso de evaluación y recomendación

10.5. Agregación de espectro en LTE-A

10.6. Posibles arquitecturas del transmisor en tres escenarios de agregación. Por orden, de arriba a abajo, se encuentran las opciones de la 1 a la 4

10.7. Estructura de la capa física y MAC en LTE-A

10.8. Estructura del transmisor para un ACK/NACK con desplazamiento de capas

10.9. Mapeo de CW a capas en multiplexación espacial

10.10 Señales de referencia de demodulación. Rango 1 y 2 (izquierda). Rango 3 y 4 (derecha)

10.11. Tipos de procesamiento conjunto en CoMP

10.12. Estructura del sistema CoMP en recepción

10.13. Configuración de la red de relays

10.14. Comunicación Relay -Usuario mediante subtramas normales y comunicación eNodeB- Relay mediante subtramas MBSFN.

10.15. Procedimiento de activación en el plano de control

Índice de tablas

1.1. Comparativa de capacidad y coste estimado por megabyte en redes 3G, HSPA y LTE modelados para un despliegue de 10.000 estaciones base

4.1. Distribución de funciones en las entidades MAC y dirección en la que se ejecutan

5.1. Formatos posibles del DCI

5.2. Número de recursos de PRACH por celda en cada trama radio LTE

5.3. Formatos posibles del UCI

5.4. Tabla de CQI

6.1. Parámetros relacionados con el nivel de potencia en el criterio S.

6.2. Parámetros relacionados con la calidad del enlace en el criterio S.

6.3. Criterios de reselección interRAT e interfrecuencia E-UTRAN con diferente prioridad

6.4. Determinación de PO a partir de N s e i s (modo FDD)

6.5. Ejemplo de cálculos para determinar PF y PO

7.1. Patrones de QCI estandarizados en LTE

7.2. Tamaño de los RBG en DL

7.3. Parámetros de evaluación en simulaciones

7.4. Opciones para asistir en la coordinación de interferencias en LTE.

8.1. Indicadores de calidad y métodos de evaluación

8.2. Perfiles de potencia de los modelos de la UIT

8.3. Perfiles de potencia de los modelos UIT extendidos

8.4. Parámetros del modelo de canal IMT-A (I)

8.5. Tasas de pico DL para E-UTRA FDD

8.6. Tasas de pico UL para E-UTRA FDD

8.7. Tasas de pico DL para E-UTRA TDD

8.8. Tasas de pico UL para E-UTRA TDD

8.9. Tasas de pico ofrecidas a capa MAC empleando TBS estándar(Mbps)

8.10. Análisis de la latencia en plano de control. Los retardos se indican en ms

8.11. Análisis de la latencia en plano de control para transición de DORMANT a ACTIVE iniciada en UL con UE sincronizado. Los retardos se indican en ms

8.12. Análisis de la latencia en plano de control para transición de DORMANT a ACTIVE iniciada en UL con UE desincronizado. Los retardos se indican en ms

8.13. Análisis de la latencia en plano de control para transición de DORMANT a ACTIVE iniciada en DL con UE desincronizado. Los retardos se indican en ms

8.14. Análisis de la latencia de plano de usuario (valores medios) en FDD DL. La latencia se indica en ms

8.15. Análisis de la latencia de plano de usuario (valores medios) en DL para diferentes configuraciones TDD UL/DL. La latencia se indica en ms

8.16. Análisis de la latencia de plano de usuario (valores medios) en UL para diferentes configuraciones TDD UL/DL. La latencia se indica en ms

8.17. Interrupción del plano de usuario en LTE FDD y LTE TDD (configuración 1 con preámbulos de acceso aleatorio en las subtramas especiales)

8.18. Ejemplo de balance de potencias: requisitos de calidad [11].

8.19. Ejemplo de balance de potencias: canales de datos en escenario UMi con LoS [11]

8.20. Resumen de balance de potencias en escenarios con LoS [11].

9.1. Ejemplos de casos de uso de E-MBMS

9.2. Parámetros de simulación E-MBMS comunes

9.3. Parámetros de simulación E-MBMS a nivel de enlace

9.4. Parámetros de simulación E-MBMS a nivel de sistema

10.1. Características a evaluar y su método respectivo

10.2. Escenario de despliegue para evaluación

10.3. Eficiencia espectral de la celda

10.4. Eficiencia espectral de pico en el sentido ascendente y descendente de la comunicación

10.5. Eficiencia espectral en el borde de la celda

10.6. Eficiencia espectral para evaluar la movilidad

10.7. Tiempo de interrupción por handover.

10.8. Capacidad de VoIP.

10.9. Requisitos de eficiencia espectral media

10.10 Requisitos de eficiencia espectral en el borde de la celda

10.11 Escenarios de despliegue de LTE-A

10.12 Análisis temporal en plano de control

Capítulo 1

Introducción

Narcís Cardona, Mario García Lozano, Jose F. Monserrat

1.1. Tendencias de mercado y tecnología

A menos de una década de haber puesto en marcha las primeras redes Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), y aún con las redes de Segunda Generación Móvil (2G) plenamente operativas, cabría preguntarse cuál puede ser el interés de la industria en realizar nuevas inversiones en infraestructura de red de acceso y de conmutación, o para qué necesita el sector de las comunicaciones un nuevo estándar de acceso celular.

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