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E-UTRA

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E-UTRA(N)(Evolved Universal Terrestrial Radio Access (Network),演进的通用陆面无线接入(网络)),属于3GPP LTE空中界面[1],目前是 3GPP 的第八版本。与 HSPA 不同的是,LTE 的 E-UTRA 系一全新的系统,绝不相容于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

E-UTRA 具有如下的特色:

  • 峰值下载速率(Peak download rates)为292 Mbit/s的为4x4的天线,143 Mbit/s的天线为2x2的20 MHz的频谱[2]
  • 峰值上传速率71 Mbit / s的每20 MHz的频谱[2]
  • 弹性化的带宽在1.25 MHz到20 MHz之间. :1.4 MHz,3 MHz,5 MHz,15 MHz和20 MHz的标准化。 相较之下, W-CDMA 一般只使用5 MHz频谱。
  • 频谱效率频谱效率) 增加到 2-4 倍,远较 3GPP (HSPA) release 6 要好。
  • 低数据传输延迟
  • 支持终端移动速度高达350公里/小时或500公里/小时(取决于频段)。
  • 同时支持FDDTDD的复式以及半双工FDD相同的无线接入技术。
  • 支持所有目前使用的频段的IMT系统由ITU-R的。
  • 相较于3G网络,同样使用femtocellpicocell的小半径基站,然macrocell半径超过100公里,覆盖距离显著提升。
  • 简化的体系结构:EUTRAN网络仅由eNodeB组成
  • 支持互操作(inter-operation)与其他系统(如GSM/EDGE/UMTS/CDMA2000/WiMAX……)
  • 封包交换(Packet switched)的无线接口。

基本原理

虽然随着UMTS与HSDPA技术和HSUPA技术及其发展,提供高数据传输速率的无线数据使用量预计将继续大幅增加,在未来几年由于需求的增加和提供的服务和内容上的搬迁,需要继续为最终用户削减成本。预计这一增长不仅需要更快的网络和无线电接口,但也更符合成本效益比,是现行标准可能的演变。 因此,3GPP的财团提出了要求。新的无线电接口(EUTRAN)和核心网络演进(系统架构演进SAE的),将满足这种需要。

EUTRAN 协定堆叠

EUTRAN 协定堆叠包含有[3]

EUTRAN协议栈
  • 实体层[4]:执行从MAC所有讯息传输通道在空中接口。
  • MAC层[5]:MAC子层提供了一组逻辑通道,它的RLC子层复用物理层到传输通道。
  • RLC[6]:用于传送 PDCP 的 PDUs。它可以在3种不同模式的可靠性提供依据。 根据这个模式下,它可以提供: ARQ的错误校正,分割/串联的PDU,重新排序为序列交货,重复检测等等。
  • PDCP[7]:对于RRC层提供数据传输的加密和完整性保护。
  • RRC[8]:播的系统信息相关的接入层和运输的非接入层 (NAS)的消息。

接口层协议栈的EUTRAN:

  • NAS[9]: UE 和 MME 之间的网络协定。
  • IP

实体层(L1)的设计

E-UTRA采用正交频分复用(OFDM),多输入-多输出(MIMO)天线技术,根据不同的类别,可以使用终端以及波束形成的下行,以支持更多的用户,更高的数据传输速率和较低的处理能力需要对每一个手机。

EUTRAN 实体通道与讯号

下行 (DL)

下行有下列的实体通道[10]:

  • 实体控制通道(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.
  • 实体控制格式指示通道(Physical Control Format Indicator Channel, PCFICH)用于通知 PDCCH 的长度.
  • 实体混合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。
  • 实体下行共享通道(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.
  • 实体组播通道(Physical Multicast Channel, PMCH)用于使用单一频道(Single Frequency Network)组播频道。
  • 实体广播通道(Physical Broadcast Channel, PBCH)用于在Cell内传播系统基本资讯。

以及下列的讯号:

  • 同步器 (PSS and SSS) 是指 UE 发现 LTE cell 和执行初始同步。
  • 参考信号 (cell specific, MBSFN, and UE specific) 用于UE 针对不同的通道进行通道估计。
  • 定位参考信号(Positioning reference signals, PRS), 在第九个版本中加入, 是指 UE 使用 OTDOA 定位英语Positioning (telecommunications) (multilateration的一种)

上行 (UL)

上行支援三种实体通道:

  • 实体随机接入通道(Physical Random Access Channel, PRACH)是手机发出的请求识别讯号[11]
  • 实体上行共享通道(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 模组,16QAM的并且根据用户设备类64QAM调制方式。PUSCH 是唯一的通道, 因为更大的带宽, 要使用 SC-FDMA
  • 实体上行控制通道(Physical Uplink Control Channel, PUCCH)用于承载控制资讯. 请注意,仅包含控制信息的上行研究DL承认以及相关的CQI报告,所有的UL编码和分配参数已知的网络侧,并传讯给 UE在PDCCH。

以及下列的讯号:

  • 参考信号(Reference signals, RS):RS存在于每个RB中,RS的位置会因发射天线的数量、CP的形式等不同而不同。
  • 探测参考信号(Sounding reference signals, SRS):由enodeB使用于评估上行通道, SRS是UE 发送的全频带参考信号。

使用者设备 (UE) 分类

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.

User
equipment
Category
最大 L1
下行
数据速率
(Mbit/s)
MIMO
实现下行速率的最大层面数
最大 L1
上行
数据速率
(Mbit/s)
3GPP Release
NB1 0.68 1 1.0 Rel 13
M1 1.0 1 1.0
0 1.0 1 1.0 Rel 12
1 10.3 1 5.2 Rel 8
2 51.0 2 25.5
3 102.0 2 51.0
4 150.8 2 51.0
5 299.6 4 75.4
6 301.5 2 or 4 51.0 Rel 10
7 301.5 2 or 4 102.0
8 2,998.6 8 1,497.8
9 452.2 2 or 4 51.0 Rel 11
10 452.2 2 or 4 102.0
11 603.0 2 or 4 51.0
12 603.0 2 or 4 102.0
13 391.7 2 or 4 150.8 Rel 12
14 391.7 8 9,585
15 750 2 or 4 226
16 979 2 or 4 n/a
17 25,065 8 n/a Rel 13
18 1,174 2 or 4 or 8 n/a
19 1,566 2 or 4 or 8 n/a

注1:L1的数据传输速率传送数据不包括不同协议层间的开销损耗。

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]

注3:最大数据传输速率给出的是在使用 20 MHz 带宽时的速率。 当适用的带宽更小时最大数据传输速率将会更低。

EUTRAN发布

  • 版本8,2008年定版,是第一份LTE标准。
  • 版本9,2009年定版,包括一些增加的实体层,如dual layer (MIMO)的波束传输(beamforming transmission)或定位(positioning)支持。
  • 发布10,2011年定版,引入LTE强化功能,如载波聚合(carrier aggregation),上行的SU-MIMO或中继(relay),用于处理L1峰值数据(L1 peak data)速率增加。

所有LTE的设计都保持向下相容性,版本8的client可以在版本10的网络上执行。

具体频带

3GPP TS 36.101中,表 5.5-1 的“E-UTRA工作频段”和 5.6.1-1 的“E-UTRA信道带宽”,[13]下表中列出指定频段的LTE和每个上市波段的信道带宽支持:

EUTRAN
工作频段号
上行工作频段
BS接收
UE发送
(MHz)
下行工作频段
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
(Band 25 的子集)
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(AWS-1)
(Band 10 的子集)
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
(Band 26 的子集)
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 Band 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 Japan UMTS 1700 / Japan DCS
(Band 3 的子集)
日本通用移动通讯系统1800MHz频带
010 X (10) 011 1710 - 1770 013 2110 - 2170 FDD 5, 10, 15, 20 Extended AWS A-I
(Band 4 的超集)
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
(Band 12 的子集)
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
(Band 26 的子集)
日本850MHz频带
019 XIX (19) 002 830 - 845 002 875 - 890 FDD 5, 10, 15 Japan Upper 800
(Band 26 的子集)
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 EU Digital Dividend 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(US) 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
(Band 2 的超集)
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
(Band 5/6/18/19 的超集)
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
(与 Band 5 相邻)
专业移动无线电800MHz频带
028 XXVIII (28) 005 703 - 748 005 758 - 803 FDD 3, 5, 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
(只用于载波聚合)
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) 452.5 - 457.5 462.5 - 467.5 FDD 1.4, 3, 5 无线电450MHz频段
032 XXXII (32) N/A 1452 - 1496 FDD 5, 10, 15, 20 L-Band
(只用于载波聚合)
033 XXXIII (33) 016 1900 - 1920 TDD 5, 10, 15, 20 Pre-IMT
(Band 39 的子集)
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
(Band 41 的子集)
扩展国际移动通信系统2600MHz频带
039 XXXIX (39) 015 1880 - 1920 TDD 5, 10, 15, 20 DCS-IMT gap DCS-IMT 1900MHz频带
040 XL (40) 021 2300 - 2400 TDD 5, 10, 15, 20
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 APT 亚太地区700MHz频带
045 XLV (45) 002 1447 - 1467 TDD 5, 10, 15, 20 L-Band(China) 中国L波段1400MHz频带
046 XLVI (46) 002 5150 - 5925 TDD U-NII
047 XLVII (47) 002 5855 - 5925 TDD U-NII-4 (V2X)
048 XLVII (48) 002 3550 - 3700 TDD CBRS
未注册 1915 - 1920 1995 - 2000 FDD Extended PCS block H (AWS-2)
(与 Band 25 相邻)
未注册 1755 - 1780 2155 - 2180 FDD Extended AWS blocks G-J (AWS-3)
(与 Band 4 相邻)
研究中 1980 - 2010 2170 - 2200 FDD MSS
(与 Band 1 相邻)

各地区的部署情况

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 瑞典(3)
中国大陆(中国联通中国电信
中华民国 (中华电信台湾大哥大远传电信台湾之星
安哥拉(Unitel), 南非(Cell C) 未有部署
II (2) 1900 PCS A-F 美国(C Spire) 多米尼加共和国(Tricom), 巴拉圭(Personal)
III (3) 1800 DCS 多米尼加共和国(Orange S.A.), 委内瑞拉(Digitel GSM) 中华民国(中华电信远传电信台湾大哥大[14]
中国大陆(中国电信中国联通
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)
V (5) 850 CLR 未有部署 未有部署 韩国(LG U+, SK Telecom)
中国大陆(中国电信
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) 未有部署 澳大利亚, 新西兰
(未有部署)
VIII (8) 900 E-GSM 瑞典(Net4Mobility) 韩国(KT)
中国大陆(中国移动
中华民国(中华电信台湾之星亚太电信)
未有部署 计划: 澳大利亚(Telstra)
IX (9) 1700 UMTS 1700 日本(EMOBILE)
(被 III (3) 取代)
X (10) 1700 EAWS A-G 未有部署 未有部署
XI (11) 1500 LPDC 日本(au)
XII (12) 700 LSMH A/B/C 美国(部分地区)
XIII (13) 700 USMH C 美国(Verizon) 玻利维亚(Entel Bolivia) 乌兹别克斯坦(UCell)
XIV (14) 700 USMH D 美国(公共安全)
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)
XVIII (18) 850 Japan Lower 800 日本(au)
(被 XXVI (26) 取代)
XIX (19) 850 Japan Upper 800 日本(NTT DoCoMo)
(被 XXVI (26) 取代)
XX (20) 800 EUDD 卡塔尔(ooredoo) 坦桑尼亚(Smile), 乌干达(Orange S.A., Smile)
XXI (21) 1500 UPDC 日本(NTT DoCoMo)
XXII (22) 3500 未有部署
XXIII (23) 2000 S-Band 美国
(未有部署)
XXIV (24) 1600 L-Band 美国
(未有部署)
XXV (25) 1900 EPCS A-G 美国(Sprint) 未有部署
XXVI (26) 850 ECLR 未有部署 未有部署 未有部署 未有部署
XXVII (27) 800 SMR 美国
(未有部署)
XXVIII (28) 700 APAC 未有部署 未有部署 中华民国(远传电信
计划:中华民国(台湾大哥大[15]
未有部署
XXIX (29) 800 LSMH D/E 美国(AT&T)
(未有部署)
XXX (30) 2300 WCS 美国(AT&T)
(未有部署)
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
XXXIV (34) TDD 2100 IMT
XXXV (35) TDD 1900 PCS
XXXVI (36) TDD 1900 PCS
XXXVII (37) TDD 1900 PCS
XXXVIII (38) TDD 2600 IMT-E 中国大陆(中国移动)
XXXIX (39) TDD 1900 中国大陆(中国移动)
XL (40) TDD 2300 IMT-2000 中国大陆(中国移动中国联通中国电信
XLI (41) TDD 2500 BRS/EBS 中国大陆(中国移动中国联通中国电信
XLII (42) TDD 3500
XLIII (43) TDD 3700
XLIV (44) TDD 700 APAC 中国
(未有部署)

注释

  1. ^ 3GPP UMTS Long Term Evolution page. [2011-06-15]. (原始内容存档于2013-08-04). 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 3GPP TS 36.306 E-UTRA User Equipment radio access capabilities. [2011-06-15]. (原始内容存档于2011-02-17). 
  3. ^ 3GPP TS 36.300 E-UTRA Overall description. [2011-06-15]. (原始内容存档于2012-03-25). 
  4. ^ 3GPP TS 36.201 E-UTRA: LTE physical layer; General description. [2011-06-15]. (原始内容存档于2012-03-25). 
  5. ^ 3GPP TS 36.321 E-UTRA: Access Control (MAC) protocol specification. [2011-06-15]. (原始内容存档于2012-03-25). 
  6. ^ 3GPP TS 36.322 E-UTRA: Radio Link Control (RLC) protocol specification. [2011-06-15]. (原始内容存档于2012-03-25). 
  7. ^ 3GPP TS 36.323 E-UTRA: Packet Data Convergence Protocol (PDCP) specification. [2011-06-15]. (原始内容存档于2012-03-25). 
  8. ^ 3GPP TS 36.331 E-UTRA: Radio Resource Control (RRC) protocol specification. [2011-06-15]. (原始内容存档于2012-03-25). 
  9. ^ 3GPP TS 24.301 Non-Access-Stratum (NAS) protocol for Evolved Packet System (EPS); Stage 3. [2011-06-15]. (原始内容存档于2011-01-01). 
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参见

外部链接