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E-UTRA

E-UTRA

E-UTRA(N)(Evolved Universal Terrestrial Radio Access (Network),演進的通用陸面無線接入(网络)),屬於3GPP LTE 的空中介面,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。

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 MHz的頻譜。
  • 峰值上傳速率71 Mbit / s的每20 MHz的頻譜。
  • 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(頻譜效率) 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。

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。

EUTRAN 協定堆疊

EUTRAN协议栈
EUTRAN协议栈

EUTRAN 協定堆疊包含有:

  • 實體層:執行從MAC所有訊息傳輸通道在空中接口。
  • MAC層: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: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:對於RRC層提供數據傳輸的加密和完整性保護。
  • RRC: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: UE 和 MME 之間的網路協定。
  • IP

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。

EUTRAN 實體通道與訊號

下行 (DL)

下行有下列的實體通道:

  • 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)

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。
  • 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

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

User
equipment
Category
最大 L1
下行
數據速率
(Mbit/s)
MIMO
實現下行速率的最大層面數
最大 L1
上行
數據速率
(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)。

注3:最大數據傳輸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數據傳輸速率将会更低。

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。

具体频带

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”,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
I (1) 1920 - 1980 2110 - 2170 FDD 5, 10, 15, 20 IMT 国际移动通信系统2100MHz频带
II (2) 1850 - 1910 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
III (3) 1710 - 1785 1805 - 1880 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 DCS 数字蜂窝系统1800MHz频带
IV (4) 1710 - 1755 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
V (5) 824 - 849 869 - 894 FDD 1.4, 3, 5, 10 Cellular/CLR
(Band 26 的子集)
移动蜂窝网络850MHz频带
VI (6) 830 - 840 875 - 885 FDD 5, 10 UMTS 800 现已停用
被 Band XIX (19) 代替
VII (7) 2500 - 2570 2620 - 2690 FDD 5, 10, 15, 20 IMT-E 扩展国际移动通信系统2600MHz频带
VIII (8) 880 - 915 925 - 960 FDD 1.4, 3, 5, 10 E-GSM 扩展全球移动通信系统900MHz频带
IX (9) 1749.9 - 1784.9 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
X (10) 1710 - 1770 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
XI (11) 1427.9 - 1447.9 1475.9 - 1495.9 FDD 5, 10 Lower PDC/LPDC 个人数字蜂窝网络1500MHz频带
XII (12) 698 - 716 728 - 746 FDD 1.4, 3, 5, 10 Lower SMH/LSMH blocks A/B/C 美国700MHz频带A/B/C块
XIII (13) 777 - 787 747 - 757 FDD 5, 10 Upper SMH/USMH block C 美国700MHz频带C块
XIV (14) 788 - 798 758 - 768 FDD 5, 10 Upper SMH/USMH block D 美国700MHz频带D块
XV (15) 1900 - 1920 2600 - 2620 FDD 5, 10 保留
XVI (16) 2010 - 2025 2585 - 2600 FDD 5, 10, 15 保留
XVII (17) 704 - 716 734 - 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
XVIII (18) 815 - 830 860 - 875 FDD 5, 10, 15 Japan Lower 800
(Band 26 的子集)
日本850MHz频带
XIX (19) 830 - 845 875 - 890 FDD 5, 10, 15 Japan Upper 800
(Band 26 的子集)
日本850MHz频带
VI (6) 扩展频段
XX (20) 832 - 862 791 - 821 FDD 5, 10, 15, 20 EU Digital Dividend 欧盟数字红利800MHz频段
XXI (21) 1447.9 - 1462.9 1495.9 - 1510.9 FDD 5, 10, 15 Upper PDC/UPDC 个人数字蜂窝网络1500MHz频带
XXII (22) 3410 - 3490 3510 - 3590 FDD 5, 10, 15, 20 FDD 3500MHz频带
XXIII (23) 2000 - 2020 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
XXIV (24) 1626.5 - 1660.5 1525 - 1559 FDD 5, 10 L-Band(US) L波段1600MHz频带
XXV (25) 1850 - 1915 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
XXVI (26) 814 - 849 859 - 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
XXVII (27) 807 - 824 852 - 869 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15 SMR
(与 Band 5 相邻)
专业移动无线电800MHz频带
XXVIII (28) 703 - 748 758 - 803 FDD 3, 5, 10, 15, 20 APAC 亚太地区700MHz频带
XXIX (29) N/A 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
XXX (30) 2305 - 2315 2350 - 2360 FDD 5, 10 WCS blocks A/B 无线通讯服务A/B块2300MHz频带
XXXI (31) 452.5 - 457.5 462.5 - 467.5 FDD 1.4, 3, 5 无线电450MHz频段
XXXII (32) N/A 1452 - 1496 FDD 5, 10, 15, 20 L-Band
(只用于载波聚合)
XXXIII (33) 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
XXXIV (34) 2010 - 2025 TDD 5, 10, 15 IMT 国际移动通信系统2100MHz频带
XXXV (35) 1850 - 1910 TDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 PCS Uplink 个人通讯服务1900MHz上行频带
XXXVI (36) 1930 - 1990 TDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 PCS Downlink 个人通讯服务1900MHz下行频带
XXXVII (37) 1910 - 1930 TDD 5, 10, 15, 20 PCS Duplex spacing 个人通讯服务1900MHz双工间隔频带
XXXVIII (38) 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
XXXIX (39) 1880 - 1920 TDD 5, 10, 15, 20 DCS-IMT gap DCS-IMT 1900MHz频带
XL (40) 2300 - 2400 TDD 5, 10, 15, 20
XLI (41) 2496 - 2690 TDD 5, 10, 15, 20 BRS/EBS 宽带广播服务/教育宽带服务2500MHz频带
XLII (42) 3400 - 3600 TDD 5, 10, 15, 20 TDD 3500MHz频带
XLIII (43) 3600 - 3800 TDD 5, 10, 15, 20 TDD 3700MHz频带
XLIV (44) 703 - 803 TDD 5, 10, 15, 20 APT 亚太地区700MHz频带
XLV (45) 1447 - 1467 TDD 5, 10, 15, 20 L-Band(China) 中国L波段1400MHz频带
XLVI (46) 5150 - 5925 TDD U-NII
XLVII (47) 5855 - 5925 TDD U-NII-4 (V2X)
XLVII (48) 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 否 否 瑞典(3) 是
中国大陆(中国联通、中国电信)
中華民國 (中華電信、台灣大哥大、遠傳電信、台灣之星)
安哥拉(Unitel), 南非(Cell C) 未有部署
II (2) 1900 PCS A-F 美国(C Spire) 多明尼加共和国(Tricom), 巴拉圭(Personal) 否 否 否 否
III (3) 1800 DCS 否 多明尼加共和国(Orange S.A.), 委内瑞拉(Digitel GSM) 是 中华民国(中华电信、遠傳電信、台灣大哥大)
中国大陆(中国电信、中国联通)
是 是
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)
否 否 否 否
V (5) 850 CLR 未有部署 未有部署 否 韩国(LG U+, SK Telecom)
中国大陆(中国电信)
否 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) 是 是 未有部署 澳大利亚, 新西兰
(未有部署)
VIII (8) 900 E-GSM 否 否 瑞典(Net4Mobility) 韩国(KT)
中国大陆(中国移动)
中华民国(中华电信、台灣之星、亞太電信)
未有部署 计划: 澳大利亚(Telstra)
IX (9) 1700 UMTS 1700 否 否 否 日本(EMOBILE)
(被 III (3) 取代)
否 否
X (10) 1700 EAWS A-G 未有部署 未有部署 否 否 否 否
XI (11) 1500 LPDC 否 否 否 日本(au) 否 否
XII (12) 700 LSMH A/B/C 美国(部分地区) 否 否 否 否 否
XIII (13) 700 USMH C 美国(Verizon) 玻利维亚(Entel Bolivia) 否 乌兹别克斯坦(UCell) 否 否
XIV (14) 700 USMH D 美国(公共安全) 否 否 否 否 否
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) 否 否 否 否 否
XVIII (18) 850 Japan Lower 800 否 否 否 日本(au)
(被 XXVI (26) 取代)
否 否
XIX (19) 850 Japan Upper 800 否 否 否 日本(NTT DoCoMo)
(被 XXVI (26) 取代)
否 否
XX (20) 800 EUDD 否 否 是 卡塔尔(ooredoo) 坦桑尼亚(Smile), 乌干达(Orange S.A., Smile) 否
XXI (21) 1500 UPDC 否 否 否 日本(NTT DoCoMo) 否 否
XXII (22) 3500 否 否 未有部署 否 否 否
XXIII (23) 2000 S-Band 美国
(未有部署)
否 否 否 否 否
XXIV (24) 1600 L-Band 美国
(未有部署)
否 否 否 否 否
XXV (25) 1900 EPCS A-G 美国(Sprint) 未有部署 否 否 否 否
XXVI (26) 850 ECLR 未有部署 未有部署 否 未有部署 否 未有部署
XXVII (27) 800 SMR 美国
(未有部署)
否 否 否 否 否
XXVIII (28) 700 APAC 未有部署 未有部署 否 中华民国(远传电信)
计划:中华民国(台湾大哥大)
否 未有部署
XXIX (29) 800 LSMH D/E 美国(AT&T)
(未有部署)
否 否 否 否 否
XXX (30) 2300 WCS 美国(AT&T)
(未有部署)
否 否 否 否 否
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 否 否 否 否 否 否
XXXIV (34) TDD 2100 IMT 否 否 否 否 否 否
XXXV (35) TDD 1900 PCS 否 否 否 否 否 否
XXXVI (36) TDD 1900 PCS 否 否 否 否 否 否
XXXVII (37) TDD 1900 PCS 否 否 否 否 否 否
XXXVIII (38) TDD 2600 IMT-E 否 否 否 中国大陆(中国移动) 否 否
XXXIX (39) TDD 1900 否 否 否 中国大陆(中国移动) 否 否
XL (40) TDD 2300 IMT-2000 否 否 否 中国大陆(中国移动、中国联通、中国电信) 否 否
XLI (41) TDD 2500 BRS/EBS 否 否 否 中国大陆(中国移动、中国联通、中国电信) 否 否
XLII (42) TDD 3500 否 否 否 否 否 否
XLIII (43) TDD 3700 否 否 否 否 否 否
XLIV (44) TDD 700 APAC 否 否 否 中国
(未有部署)
否 否

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