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

Jorge Cabrejas Peñuelas

Universitat Politècnica de Valencia

Daniel Calabuig Soler

Universitat Politècnica de València

Narcís Cardona

Universitat Politècnica de València

Ana Fernández Aguilella

Universitat Politècnica de València

Mario García Lozano

Universitat Politècnica de Catalunya

David González G.

Universitat Politècnica de Catalunya

David Martín-Sacristán Gandía

Universitat Politècnica de València

Jose F. Monserrat

Universitat Politècnica de València

Joan J. Olmos Bonafé

Universitat Politècnica de Catalunya

Silvia Ruiz

Universitat Politècnica de Catalunya

3GPP LTE: Hacia la 4G móvil

© Narcís Cardona, Juan José Olmos, Mario García, José F. Monserrat

Primera edición, abril 2011

© 2011 MARCOMBO, S.A.

Gran Via de les Corts Catalanes, 594

08007 Barcelona

www.marcombo.com

Diseño de cubierta: NDENU DISSENY GRÀFIC

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ISBN: 978-84-267-1875-4

La publicación de este libro se enmarca dentro del proyecto “Advanced 3GPP Long Term Evolution Radio Network Optimization” (ALTERNO, TEC2008-06817-C02) financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN) de España.

Los autores

Barcelona y Valencia, febrero de 2011

Narcís Cardonaes Catedrático de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) y Subdirector del Instituto de Investigación iTEAM, donde lidera el Grupo de Investigación y dirige el Master Universitario en Comunicaciones Móviles. A escala internacional, Narcís Cardona es el Delegado Español y Vicepresidente de las acciones de investigación Europeas COST273, COST2100 y IC1004 y ha formado parte de la Red de Excelencia en Comunicaciones Móviles y del foro Europeo para la 4 aGeneración de Telefonía Móvil. Ha publicado varios libros sobre redes móviles y más de 140 artículos internacionales en esta materia, siendo miembro de diversos Comités editoriales de congresos y revistas, presidente del Congreso ISWCS’06 y de dos Workshop Internacionales en Comunicaciones Móviles.

Juan José Olmoses Profesor Titular de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) desde 1991. Ha impartido clases en la ETSETB de Barcelona, en el máster MERIT del departamento TSC de la UPC y en el máster de comunicaciones móviles organizado por la Fundación UPC y Vodafone. Ha participado activamente en proyectos de investigación de la Unión Europea en el marco de los programas COST (COST231, COST259, COST273 y COST2100), RACE (proyecto CoDiT), ACTS (proyecto RAINBOW) e IST (proyectos WINEGLASS, ARROWS y AROMA), todos ellos centrados en la evolución de los sistemas de comunicaciones móviles. Ha publicado numerosos artículos sobre esta materia y actualmente desarrolla su actividad investigadora, sobre comunicaciones móviles 4G, en el grupo WiComTec de la Escola d’Enginyeria de Telecomunicació i Aeroespacial de Castelldefels (EETAC).

Jose F. Monserrates profesor Contratado Doctor en la Universidad Politécnica de Valencia (UPV). Obtiene el grado de Ingeniero de Telecomunicación con honores (primero de promoción) por la UPV en el 2003 y el grado de Doctor en Telecomunicación en 2007. Recibe el primer premio al mérito académico de la Comunidad Valenciana por su excelente rendimiento universitario en 2003 y el premio extraordinario de Tesis Doctoral de la UPV en 2008. Fue reconocido como joven investigador del año en 2009. En la actualidad investiga sobre la optimización de algoritmos de gestión de recursos en tecnologías IEEE y 3GPP de tercera y cuarta generación. Cabe destacar su implicación como líder de paquete de trabajo en gestión de recursos radio para IMT-Advanced dentro del proyecto europeo WINNER+. En ese contexto actuó como experto invitado de la ITU-R (Naciones Unidas) en la selección de las tecnologías móviles 4G.

Mario García Lozanoes profesor Colaborador en la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), donde también desarrolla su actividad investigadora. Durante el periodo 1999-2002 trabaja en la empresa Retevision en la planificación y diseño de su red de acceso. Obtiene el título de Doctor en Telecomunicación con mención europea por la UPC en enero de 2009 y tras haber realizado una estancia de investigación de varios meses en el Instituto Superior Técnico de Lisboa. Ha participado en numerosos proyectos de investigación financiados por la Unión Europea y los gobiernos Español y Catalán así como en convenios con diferentes empresas, liderando algunos de ellos. Sus actividades de investigación se centran en los sistemas de comunicaciones radio, especialmente su planificación, optimización y gestión de recursos.

Índice de figuras

Índice de tablas

Acrónimos

1. Introducción

Narcís Cardona, Mario García Lozano, Jose F. Monserrat

1.1. Tendencias de mercado y tecnología

1.2. Roadmap del 3GPP

1.3. Requisitos del sistema LTE

1.4. Espectro radioeléctrico

1.5. Arquitectura global del sistema

1.6. Comparativa UMTS vs. LTE

Referencias

2. Tecnologías habilitantes de LTE

Narcis Cardona, Joan J. Olmos

2.1. Introducción

2.2. Ecualización en el dominio de la frecuencia

2.2.1. Convolutión circular discreta

2.3. OFDM/OFDMA

2.3.1. OFDM

2.3.2. OFDMA

2.4. SC-FDMA

2.5. Técnicas MIMO

2.5.1. Modelo de canal y capacidad máxima MIMO

2.5.2. Multiplexación MIMO en lazo abierto: receptores ZF y MMSE

2.5.3. Diversidad en transmisión basada en MIMO: códigos espacio-tiempo o STBC

2.5.4. Esquemas MIMO/OFDM

2.5.5. Técnicas MIMO multiusuario

2.6. HARQ y codificación

2.6.1. Codificación de canal en LTE

2.7. Adaptación al canal y scheduling

2.7.1. Adaptación al canal: control de potencia y control de tasa

2.7.2. Scheduling dependiente del estado del canal

2.7.3. Coordinación de interferencias inter-celda

Referencias

3. El Núcleo de Red - EPC

Jose F. Monserrat

3.1. Introducción

3.2. Entidades funcionales del EPC

3.2.1. HSS

3.2.2. EIR

3.2.3. MME

3.2.4. S-GW

3.2.5. PDN-GW

3.2.6. PCRF

3.3. Arquitectura del núcleo de red

3.3.1. Arquitectura en roaming

3.3.2. Interconexión con otras redes

3.3.3. Arquitectura de protocolos en el EPC

3.4. El subsistema IMS

3.4.1. Arquitectura IMS

3.4.2. SIP/SDP

3.4.3. RTP/RTCP

3.5. Seguridad en el EPC

3.5.1. Proceso de autenticación

3.5.2. Cifrado e integridad

3.6. Gestión de la calidad de servicio