Capitulo 1 1.3.4.2 Acceso múltiple SC

Capitulo 1
17
guarda conocido como prefijo cíclico CP. El CP es la copia del final de un símbolo
insertado en el comienzo.
OFDM tiene un mejor desempeño al trabajar con configuraciones MIMO. La
representación en el dominio de la frecuencia de las señales permite una fácil
precodificación para coincidir con la señal en frecuencia y con la característica de fase de
un canal de radio multiruta.
Pero como toda tecnología también tiene sus desventajas
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Como las subportadoras están cercanas, OFDM se vuelve muy sensible a los errores en
frecuencia y ruidos de fase.
OFDM también genera señales con pico promedio alto.
En los bordes de las celdas OFDM tiene mayores problemas que CDMA. CDMA usa
códigos scrambling para protegerse de la interferencia entre-celdas tal característica OFDM
no la posee.
Con el estándar OFDM, las transmisiones entre equipos de usuario muy cercanos pueden
sufrir desvanecimiento e interferencia es por esto que el 3GPP utiliza OFDMA el cuál
incorpora elementos de de TDMA.
OFDMA permite que los subconjuntos de ssubportadoras
ubportadoras se asignen dinámicamente entre los
diferentes usuarios de un canal tal como se muestra en la Figura 1-12, obteniéndose un sistema
mejorado y robusto. Debido a la eficiencia de la troncalización de los usuarios con velocidades
bajas y a la habilidad para programar usuarios por frecuencia, lo cual brinda resistencia al
desvanecimiento selectivo de frecuencia.
Figura 1-12. Asignación de subportadoras OFDM y OFDMA (1)
1.3.4.2
Acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal de portador simple
SC-FDMA
SC-FDMA se utiliza porque el alto PAR de la señal OFDMA la hace inadecuada para su
utilización en equipos móviles porque su gran con
consumo
sumo energético la diferencia entre estas dos
tecnologías de acuerdo con la Figura 1-13 en OFDMA los símbolos se transmiten en paralelo
mientras que en SCFDMA los símbolos se transmiten en series a cuatro veces la velocidad. De
acuerdo con la gráfica la señal OFDMA luce como una señal multiportadora mientras que la SCFDMA luce como de portadora simple de allí el nombre de “portadora simple”; esta característica
hace que la señal SC-FDMA tenga un PAR menor que la señal OFDMA y por lo tanto, sea
adecuada para el canal ascendente.
18
Capítulo 1
Figura 1-13 Comparación de la señal OFDMA y SC-FDMA en frecuencia
1.3.4.3
Agregación de portadora
El primer lanzamiento de LTE (release 8) ya está diseñado para soportar anchos de banda
variables de 1.5 a 20 MHz. En LTE avanzado este requerimiento se eleva a 100MHz, para lograrlo
LTE-avanzado utiliza agregación de portadora donde múltiples portadoras son agregadas hasta
lograr al ancho de banda exigido la Figura 1-14 muestra el proceso. Es muy importante aclarar que
para un equipo de usuario de LTE lanzamiento 8 cada componente de portadora aparecerá como
una portadora LTE, mientras que en LTE avanzado el UE puede aprovechar el ancho de banda
total logrado con la agregación de portadoras.
Acceder a grandes cantidades de espectro contiguo no siempre es posible, para solucionar este
problema se utiliza la agregación de portadora. Desde la perspectiva de la banda base no hay
diferencias si las portadoras están contiguas o no, esto permite la agregación de fragmentos de
espectro no contiguo para asignar diferentes fragmentos a las diferentes elementos componentes
de portadora. Pero desde el punto de vista de la implementación esto es un desafío. Para que un
equipo de usuario del lanzamiento 8 de LTE pueda acceder a una componente de portadora deben
estar presentes las señales de sincronización y del canal de difusión, mientras que un terminal de
LTE-avanzado que puede recibir múltiples portadoras es suficiente con que estas señales estén
disponibles solo en una de ellas, por lo tanto un operador puede habilitar o deshabilitar estas
señales y controlar que parte del espectro seria accesible para los UE.
La agregación de componentes de portadora, se puede implementar en diferentes capas de la pila
de protocolos. En LTE-avanzado los datos de diferentes componentes de portadora se agregan
encima de la capa MAC, ver Figura 1-14. Esto implica que las retransmisiones H-ARQ, los
esquemas demodulación y el tipo de código (QAM, 16QAM, 64QAM) se realizan
independientemente para cada portadora agregada. Esta característica es útil para el caso de
portadoras componente agregada
agregadass que operan en diferentes bandas de frecuencia o con calidad
del canal de radio variable para cada una.
Capitulo 1
19
Figura 1-14. Ejemplo de agregación de portadora. (13)
1.3.4.4
Transmisión Multiantena
Si LTE-avanzado tiene mayor ancho de banda también debe ofrecer velocidades de datos más
altas y mejorar el rendimiento general del sistema. El canal descendente en LTE-avanzado utiliza
una configuración MIMO 8X8 lo que permite una eficiencia espectral pico de 30bits/s/Hz que se
traduce en velocidades de datos de 1Gbps con un ancho de banda de 40MHz. Además LTEavanzado incluye multiplexación espacial de hasta 4 flujos para el enlace ascendente obteniendo
una eficiencia espectral que excede los 15bits/s/Hz, lo anterior se encuentra mostrado
gráficamente en la Figura 1-15.
.
Figura 1-15. Número de enlaces ascendentes y descendentes para LTE lanzamiento 8 y LTEavanzado (14)
1.3.4.5
Transmisión multipunto coordinada
La recepción y transmisión multipunto coordinada CoMP, consiste en aplicar una coordinación
ajustada entre las transmisiones que provienen de diferentes celdas (17). Los esquemas de
coordinación pueden dividirse en 2 grupos.
-
Coordinación programada dinámica entre diferentes celdas
Transmisión/recepción conjunta desde múltiples celdas
En el primer caso CoMP puede ser vista como una extensión de la coordinación de interferencia
entre celdas presente ya en el lanzamiento 8 de LTE. En LTE-avanzado esta coordinación se
puede obtener desde diferentes sitios de la celda, logrando por consiguiente aun más coordinación
de la interferencia adaptativa y dinámica entre cceldas.
eldas. Otra forma de realizar las transmisiones es
desde muchos sitios de una celda no solo reduciendo la interferencia sino también incrementando
20
Capítulo 1
la potencia recibida. El canal estimado requerido para la demodulación de la transmisión del
enlace descendente en el UE se puede obtener ya sea de una celda específica o con las señales de
referencia específicas del terminal.
•
•
Señales de referencia de una celda específica Figura 1-16a: El terminal debe conocer los pesos de
trasmisión aplicados en los diferentes puntos de transmisión, esto implica definir un
conjunto de pesos estandarizados, una herramienta que puede utilizar para esta labor es un
libro de códigos.
Señales de referencia de un equipo de usuario específico Figura 1-16b: En este caso la señal de
referencia se somete a la misma precodificación del lado del trasmisor así como el dato
previo a reenviar desde los sitios de trasmisión múltiples. No es necesario que el terminal
conozca cual conjunto de sitios de transmisión están involucrados en la transmisión.
Figura 1-16. Transmisión CoMP en el enlace descendente. (13)
a) Demodulación basada en una señal de
referencia específica de una celda
1.3.4.6
b) Demodulación basada en una señal de
referencia específica de un UE.
Repetidores o Retransmisores
Otra posibilidad para proveer otra estructura más densa es desplegar diversas soluciones de
repetidores, fundamentalmente lo que se busca con estos equipos es reducir la distancia receptor-emisor
con el fin de obtener velocidades de datos más altas. Los repetidos simplemente amplifican y
reenvían las señales recibidas y actualmente son usados para mejorar la cobertura. Los repetidores
continuamente reenvían la información, independientemente que existan o no terminales en el área
de cobertura, estos equipos son invisibles, tanto para el UE como para la estación base.
Sin embargo en LTE-avanzado se pueden utilizar estructuras de repetidores más complejas, como
por ejemplo que una red pueda controlar la potencia de trasmisión del repetidor o activar y repetir
la trasmisión sólo cuando los usuarios están presentes en el área de cobertura; pero manteniendo la
programación y el control de la trasmisión siempre en la estación base, de acuerdo con esto, los
repetidores son transparentes desde el punto de vista de la movilidad.
El nodo intermedio o repetidor, puede también decodificar y recodificar cualquier dato recibido
antes de reenviarlo a los usuarios, esto es conocido como un repetidor decodificador y retransmisor de
datos. Se debe garantizar que el retardo introducido por estos procesos de retransmisión no sea
mayor de un milisegundo.
Los repetidores pueden ser adaptados dependiendo de las características que deben soportar, pero
desde un punto de vista de alto de nivel existen dos tipos de repetidores, estableciendo dicha
diferencia dependiendo si el reenvío se implementa en capa 2 o en capa 3, este último es conocido
como repetidor de capa 3 o auto-backhauling.
Capitulo 1
1.3.4.7
21
Flexibilidad de Espectro
La flexibilidad en el manejo del espectro radica en tres factores fundamentales: operación en
bandas no pareada y pareada respectivamente, ancho de banda variable de la portadora y operación
en múltiples bandas de frecuencia. La operación en bandas pareadas y no pareadas permite que
LTE pueda trabajar en esquemas dúplex por división de frecuencia FDD (para la banda pareada) o
en esquemas dúplex por división del tiempo TD
TDD
D (para banda no pareada), esta característica
agrega adaptación a diversos esquemas regulatorios de asignación de bandas de frecuencias. La
segunda se refiere a la capacidad de trabajar en bandas portadoras que van desde los 1.4MHz hasta
los 100 MHz esta última capacidad se logra utilizando agregación de portadora mencionada
anteriormente. Y la última se puede decir que complementa la flexibilidad de LTE de adaptarse a
diversos ambientes regulatorios y de mercado ya que puede trabajar en variadas bandas de
frecuencia asignadas por la UIT para IMT, en el anexo B se pueden encontrar las bandas de
operación de la E-UTRA la Figura 1-17 explica las dos primeras características de forma gráfica.
Figura 1-17. Flexibilidad de espectro de LTE (15).
1.4 Núcleo de paquetes evolucionado EPC
Para que LTE pueda lograr los exigentes requerimientos de IMT-Avanzado no solo se necesita
una E-UTRAN bien refinada es necesario que se tenga una arquitectura de red móvil completa que
permita obtener los rendimientos esperados (hasta 1Gpbs en el canal descendente y hasta
500Mbps en el canal ascendente). Toda la arquitectura LTE/SAE y EPC está pensada para reducir
el número de elementos de red permitiendo una disminución considerable en las latencias y
contribuyendo a obtener unos anchos de banda excepcionales. Esta arquitectura relativamente
simple, comparada con una arquitectura 3G/UMTS, y combinada con la E-UTRAN permite
ofrecer servicios de alto desempeño que requieren calidad de servicio QoS, esto incluye todos los
servicios de video que se pueda imaginar y por supuesto lo servicios de voz, siendo LTE una
tecnología IP permite aplicar estar característica ya ccomún
omún en redes de fibra óptica que operan en
Multi Protocol Label Switching MPLS. La Figura 1-18 muestra de una manera general la arquitectura
de red LTE.
Figura 1-18. Arquitectura de red LTE (16)