Presentación HSDPA y HSUPA 1

1

Evoluciones

HDSPA + HSUPA = HSPAHDSPA + HSUPA = HSPA

EPS

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HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)

• Canales– HS-DSCH (High-speed downlink shared channel)

• Bajada (Picos de datos hasta 10 Mbps con 16QAM)

• Varios (5, 10, 15)

– HS-SCCH (High-speed shared control channel)• Bajada (Información de control para decodificar HS-DSCH)• Bajada (Información de control para decodificar HS-DSCH)• Varios (para compartir los HS-DSCH)

– HS-DPCCH (High-speed dedicated physical control shared channel)

• Subida (Información de control)

• Uno por usuario

– DCH (Dedicated Channel)• Subida (reservado para un usuario)

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HSDPA

• Comparación de los canales

Característica DCH HS-DSCH

Factor de ensanchamiento variable Si No

Control de potencia rápido Si No

Modulación y codificación adaptativa No Si

Uso de diferentes códigos Si Si+

Retransmisiones a nivel físico No Si

Scheduling y adaptación a nivel de Nodo B No Si

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HSDPA aspectos clave

Realimentación

Realimentación del canal

(CQI, ACK/NACK, TCP)

Datos

Funciones en el Nodo-B

Terminal 1

Terminal 2

Datos

Realimentación del canal

(CQI, ACK/NACK, TCP)


- Temporizador de paquetes

- Adaptación del canal

- ARQ híbrido

Scheduling

Tiempo de reacción Tiempo de temporización (TTI)

T1 T2 T3

5

Control del enlace

• Nueva inteligencia se sitúa en

el NodoB

• Retransmisiones se controlan desde el NodoB lo que permite una respuesta más

rápida.

R’99 DCH / DSCH R’5 HS-DSCH

rápida.

• Necesidad de un control de flujo en el enlace para evitar la saturación del buffer del

NodoB

RLCACK/NACK

Paquete

L1ACK/NACK

Paquete

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HSDPA canales físicos (I)

• HS-DSCH (High Speed DL Shared Channel)– Datos de usuario en el canal de bajada

– Esquema de modulación mas complejo (16QAM), que permite colocar más bits por símbolo. Se pueden conseguir mayor velocidad. Se puede usar el QPSK.

– TTI (Transmission Time Interval), el periodo de entrelazado = 2 – TTI (Transmission Time Interval), el periodo de entrelazado = 2 ms (en R’99, TTI = 10/20/40/80 ms).

– SF fijo (16) soportando varios códigos en paralelo y el multiplexado de diferentes usuarios (15 – máxima capacidad, pero en bloques de 5/10/15)

– Los usuarios verifican el HS-SCCH para determinar que códigos deben usar para decodificar el HS-DSCH.

– HS-DSCH tiene asociado un canal dedicado para señalización, control de potencia denominado HS-DPCCH

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HSDPA canales físicos (II)

• HS-SCCH (High Shared Control Channel)

– Transporta información para la demodulación de HS-DSCH.

– Se usan tantos HS-SCCH como número de usuario deban compartir los canales compartidos en un mismo TTI.

– El HS-SCCH usa un SF = 128 con 40 bits por slot.

– Cada bloque HS-SCCH tiene tres slots de duración que se

dividen en 2 bloques funcionales:

• Primera parte tiene información critica en tiempo para poder demodular el canal compartido. Indica si se usa QPSK o 16QAM en

el HS-DSCH.

• Segunda parte tiene una CRC (cyclic redundance check) para verificar el canal y transportar información relativa al ARQ y la

redundancia que se usa.

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HSDPA canales físicos (III)

• HS-DPCCH (UL High Speed Dedicated Physical Control

Channel)

– Transporta ACK/NACK del nivel fisico.

– Transporta CQI (DL Channel Quality Indicator) para ser usado

por el NodeB para temporizar que terminal debe transmitir y a que velocidad.

– Información de realimentación de 5 bits por parte del terminal.

• Modulación en las que se puede recibir o incluso si se puede recibir.

9

Modulación HSDPA

• La modulación 16QAM se usa conjuntamente con el

QPSK del R’99

QPSK (R’99) 16QAM (HSDPA)

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Codificación de canal

• Solo se usa un bloque de transporte, no se usa multiplexado

• Entrelazado (TTI – Transmission Time Interval) con tiempos muy reducidos (2 ms)

• Uso de codificador en Turbo códigos (basado en R’99)• Uso de codificador en Turbo códigos (basado en R’99)

• Los nodos B con capacidad HSDPA tiene la capacidad de elegir la modulación y el número de códigos.

• La técnica de combinación de modulaciones y de codificaciones se denomina AMC (Adaptive Modulation an Coding).

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Codificación de canal

• Diferentes canales de datos

Modulation Coding rate Troughput

with’s codes

Troughput

with 10 codes

Troughput

with 15 codes

QPSK 1/4 600 kbps 1.2 Mbps 1.8 Mbps

2/4 1.2 Mbps 2.4 Mbps 4.8 Mbps

3/4 1.8 Mbps 3.6 Mbps 5.4 Mbps

16QAM 2/4 2.4 Mbps 4.8 Mbps 7.2 Mbps

3/4 3.6 Mbps 7.2 Mbps 10.7 Mbps

4/4 4.8 Mbps 9.6 Mbps 14.4 Mbps

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ARQ Híbridos (1)(Automatic Repeat Request)

• En caso de error el algoritmo de H-ARQ rápidamente solicita la retransmisión de los datos no correctos.

• Las retransmisiones se combinan en las anteriores transmisiones antes de decodificar el mensaje.

• Si toda la información es correcta se envía un mensaje • Si toda la información es correcta se envía un mensaje ACK por el canal HS-DPCCH.

• H-ARQ requiere memoria en el terminal de usuario para poder hacer buffering.

• Se soportan dos estrategias de H-ARQ:– IR (incremental redundancy)

– CC (chase combining)

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ARQ Híbridos (2)

• El CC transmite una versión identica del

paquete detectado como erroneo. El receptor

combina las copias en función de una

ponderación que depende de la SNR recibida.ponderación que depende de la SNR recibida.

• El IR permite añadir redundancia que puede

ofrecer mayor fiabilidad. Se la codificación y la

perforación.

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Procedimiento

Slot

DL associated DPCH (for each HSDPA user)

HS-SCCH

HS-PDSCH#1

Do

wn

link

Signal radio bearer for layer 3

signaling, power control commands

for uplink, speech if necessary

Control signaling

2ms TTI

~ 7.5 slots

HS-PDSCH#15

HS-DPCCH CQI CQI CQIAck

UL associated DPCH (for each HSDPA user)

Do

wn

link

Up

link

User data

CQI information, H-ARQ

acknowledgements

Feedback. TCP acknowledgements,

speech if necessary

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Evoluciones

HSUPA HSUPA

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HSUPA (High Speed Uplink Packet Acces)

• Basado en un canal dedicado mejorado (E-DCH)– Usa canales dedicados

• Usa:– ARQ híbrido– ARQ híbrido

– Unidades de temporización pequeñas (TTI=2ms, y de 10ms)

– Scheduling de potencia• Administra las transmisiones de los terminales

– Gestión desde el NodoB para mejorar el tiempo de respuesta

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Aspectos clave del HSUPA

Datos + Retroalimentación del canal

Control del scheduler


Terminal 1

Terminal 2

Datos

Datos + realimentación del canal


- Realimentación del terminal

- Scheduler

-Capacidades del terminal

-Estado del buffer del receptor

-Disponibilidad de recursos

-Calidad de servicio y prioridad

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Velocidades disponibles

Velocidad DPDCH E-DPDCH

15 – 960 kbps SF256-SF4 SF256-SF4

1.92 Mbps 2*SF4 2*SF4

2.88 Mbps 3*SF4

3.84 Mbps 4*SF4 2*SF4

4.8 Mbps 5*SF4

5.76 Mbps 6*SF4 2*SF4 + 2*SF2

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LTE +SAE = PSE

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Evolución de UMTS

• EPS. Evolved Packet System

– Evolución de UMTS

– Definido en Release 8

• LTE. Long Term Evolution• LTE. Long Term Evolution

– Evolución interfaz radio

• SAE. System Achitecture Evolution

– Evolución de la red

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Evolución de UMTS

• SAE. – Núcleo de red simplificado con soporte sólo a paquetes

• MME (Mobility Management Entity)– Se encarga de las funciones relacionadas con la gestión de abonados

y de la sesión

• Serving Gateway

– Punto de terminación de la interfaz de paquetes de datos hacia E-UTRAN,

• PDN Gateway (Packet Data Network)– Similar al Serving Gateway es el punto de terminación de la interfaz de

paquetes de datos hacia la Red de Paquetes de Datos.

• PCRF (Policy and Charging Rules Function)

– Red de acceso de paquetes optimizada con QoS

• El RNC desaparece

• Los eNodos B se conectan mediante una red mallada

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Evolución de UMTS

• LTE. – Enlace descendente utiliza OFDMA (Orthogonal Frequency Division

Multiple Acces)– Enlace ascendente emplea SC-FDMA (Single Carrier Frequency

Division Multiple Access)– Mejora velocidad

• Tasas de pico máximas en sentido descendente de hasta 100 Mbps en 20 MHz del espectro.MHz del espectro.

• 50 Mbps en el sentido ascendente.

• PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)– Modulaciones QPSK, 16QAM, 64QAM– La codificación de canal por usuario está basada e la Release 99, turbo código,

pero con un nuevo entrelazado para facilitar más operaciones en paralelo.– Uso de MIMO.

• PUSCH (Physical Uplink Shared Channel)– Modulaciones QPSK y 16QAM

– Mejora retardo• Latencia de red menor a 5 ms (tiempo de transferencia entre el gateway de

acceso de E-UTRAN y el terminal móvil).

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Acceso Múltiple y Arquitectura

3GPP consideró diferentes opciones de acceso múltiple pero rápidamente concluyó que OFDMA sería utilizado para la dirección Base – Terminal (downlink) y SC-FDMA para la dirección Terminal - Base (uplink).

En 1998 donde se eligió WCDMA, OFDMA fue una propuesta considera como método de acceso para UMTS. Sin embargo no fue lo suficiente maduro en aquel tiempo.

Flexibilidad del ancho de banda

LTE trabaja

24

Long-Term Evolution - LTE

Arquitectura

25


Arquitectura

El desarrollo de la nueva arquitectura está limitado a la RAN (Radio Access Network) yCORE NETWORK representado por E-UTRAN (Evolved UTRAN) y EPC (Evolved PacketCore Network), respectivamente.

La UE, E-UTRAN y el EPC en conjunto representan la Capa de Conectividad delProtocolo de Internet (IP). Esta parte del sistema es también llamado el SistemaEvolucionado de Paquetes (EPS). La función principal de esta capa es proporcionarconectividad basada en IP y optimizado para tal fin solamente.

Todos los servicios serán ofrecidos por encima de IP, conmutación de circuitos ynodos e interfaces visto en anteriores 3GPP arquitecturas no están presentes en E-UTRAN y el EPC en absoluto. Tecnologías IP

El IP Multimedia Sub-System (IMS) como capa de servicios para proveer entre otrosVoIP e interconexión con redes de conmutación de circuitos (PSTN) a través deGateways.

El desarrollo de la E-UTRAN se concentra en un nodo, el Nodo B Evolucionado(eNodeB). Todas las funciones de radio se concentran en el eNodeB La E-UTRAN essimplemente una malla de eNodeBs conectados entre si a través de la interfaz X2.

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Arquitectura

Uno de los grandes cambios en la arquitectura del Core Network es que la EPC

(Evolved Packet Core Network) no contiene un dominio de conmutación de circuitos,

ni conectividad directa a redes de conmutación por circuitos (PSTN).

Funcionalmente el EPC es equivalente al dominio de conmutación por paquetes de

las redes existentes en 3GPP. Sin embargo, existen cambios significativos en la

disposición de las funciones y la mayoría de los nodos y la arquitectura en esta parte,disposición de las funciones y la mayoría de los nodos y la arquitectura en esta parte,

habiéndose definido las siguientes entidades:

Serving SAE Gateway y Public Data Networks (PDN) SAE Gateway:

- Procesamiento de datos del usuario (User Plane)

-Tareas relacionadas con la gestión de la movilidad dentro de LTE, como así como

entre otras tecnologías de radio 3GPP.

- Similar función que cumple SGSN y GSSN para WCDMA

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Arquitectura

Mobility Management Entity (MME)

- Manejo de la señalización y control, especialmente para la gestión de la movilidad y

el estado del terminal en modo inactivo.

- Se utiliza la interfaz S11 para conectar al MME y SAE GW si se implementa como

elementos físicos separados.

Home Subscriber Server (HSS)Home Subscriber Server (HSS)

- Representan los registros

-Cubre las funcionalidades del HLR y sus contenido, como información del usuario,

sus servicios, tasa de datos, etc.

Policy and Charging Rules Function (PCRF)

Relacionada con la aplicación de políticas de QoS y cargos por servicio.

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Acceso Múltiple LTE

Downlink: OFDMA

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Acceso Múltiple LTE

Uplink: SC-FDMA

30


Parámetros y Diseño de la Capa Física

31


Parámetros y Diseño de la Capa Física

Los siguientes canales físicos están disponibles para los datos de usuarios:

• Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)

Soporta modulaciones QPSK, 16 QAM y 64 QAM y puede usar hasta 20 MHz de ancho de

banda. La codificación de canal esta basado en codificación turbo. Puede alcanzar hasta 170

Mbps.

• Physical Uplink Share Channel (PUSCH)

La codificación de canal es el mismo que en PDSCH. Puede alcanzar hasta 80 MbpsLa codificación de canal es el mismo que en PDSCH. Puede alcanzar hasta 80 Mbps

dependiendo la modulación.

Para propósitos de señalización y búsqueda de celdas los siguientes canales se

encuentran especificados:

• Physical Uplink Control Channel (PUCCH)

•Physical Downlink Control Channel (PDCCH)

•Physical Broadcast Channel (PBCH)

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Protocolos

La clave en LTE ha sido colocar todas las funcionalidades de radio en el eNode B,

siguiendo la tendencia que introdujo HSPA, donde la funcionalidad de la capa MAC

fue añadido al Nodo B.

Ahora la funcionalidad del RLC ha sido trasladado al eNode B, así como la

funcionalidad del PCDP incluido el cifrado y compresión de cabecera.

En LTE, maneja funcionalidades similares, como HSDPA, incluyendo, entre otras las

siguientes funciones:

• Retransmisión

•Manejo de prioridades

•Multiplexación de canales lógicos a un canal de transporte

• Segmentación

• Cifrado

•Comprensión de Cabecera

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Protocolos

Distribución de funcionalidades entre las Capas MAC, RLC y PDCP

34


Protocolos

Plano de Control (RRC – Radio Resource Control)

35

Long-Term Evolution - LTETasa de Bits

36

Long-Term Evolution - LTEEN RESUMEN

LTE como nuevo miembro de la familia de acceso de radio de 3GPP ha sido diseñado

para cubrir necesidades de mayores tasas de datos y rendimiento que HSPA.

El diseño LTE es tal que se facilita su integración con los sistemas GSM y WCDMA

desplegados. Asimismo, asegura una eficiencia en la potencia de transmisión de los

dispositivos en el enlace ascendenteo.dispositivos en el enlace ascendenteo.

LTE utiliza una arquitectura plana y está optimizado solo para servicios de

conmutación de datos paquetes. El rendimiento de LTE, junto su arquitectura plana,

garantiza un bajo coste por bit para una oferta de servicios competitivos para los

usuarios.

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CDMA 2000CDMA 2000

38

CDMA2000

• Sistema 3G desarrollado por 3GPP2 (Third Generation Project

Partnership 2)

•Cumple con los requisitos IMT-2000

• Evolución del Sistema IS-95 o cdmaOne (BW=1,25 MHz)

•Modulación QPSK y BPSK , para el downlink y uplink•Modulación QPSK y BPSK , para el downlink y uplink

respectivamente.

•Codificación de canal mediante código convolucional y código

turbo

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CDMA2000

Principales características de la tecnología CDMA 2000:

Portadoras FDD 1.25/3.75 MHz

Acceso Múltiple DS-CDMA/MC-CDMA

Chip rate 1.2288/3.6864 Mchips/s

Reuso de frecuencia 1

Codificación de canal Convolucional, Turbo

Códigos de ensanchamiento Walsh, PN

Factores de ensanchamiento 4-256

Longitud de cuadro 5ms, 20ms

Número de intervalos de tiempo/cuadro 16

Velocidad máxima teórica 2Mbps(1xEV-DO)

Control de potencia Lazo cerrado y abierto 800Hz

Receptor Rake

Sincronización BTS Sincronización con GPS

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CDMA2000Evoluciones

CDMA2000 RTT-1X

•Portadora 1.25 MHz

•Tasa de chip: 1.2288 Mchip/s

•Velocidades hasta 144 kbps

CDMA2000 RTT-3X

• 3 portadoras de 1.25 MHz (3.75 MHz en total)

• Downlink se trasmite por las 3 portadoras

• Uplink por una única portadora de 3.75 MHz

41

CDMA2000

Arquitectura

42

CDMA2000Arquitectura

PCF (Función de Control de Paquete)

Elemento responsable de la asignación de recursos de radio para la sesión de

paquetes de datos.

PDSN (Packet Data Serving Node)

Es el elemento principal en el servicio de conmutación deEs el elemento principal en el servicio de conmutación de

paquetes su capacidad es determinar la tasa de datos y el

numero de sesiones PPP (Point to Point Protocol) con el

subscriptor.

43

CDMA2000

1XEV-DO (Portadora 1X, Ev-Evolution – DO-Data Only)

• Desarrollado por Qualcomm

• Velocidades para enlace descendente de 2.457 kbps y enlace ascendente

de 153.6 kbps con el uso de modulaciones QPSK, 8PSK y 16QAM

dinámicamente basados en C/I.

• No soporta servicios simétricos sensibles al retardo• No soporta servicios simétricos sensibles al retardo

1XEV-DV (Portadora 1X, Ev-Evolution – DV-Data and Video)

• Propuesto por Motorola

• Soporta cualquier combinación de servicios (voz, datos y paquetes) con

diferentes QoS

• Velocidades de 2.4 Mbps (enlace descendente) y 1.2 Mbps (enlace

ascendente) en entorno de alta movilidad.

Presentación HSDPA y HSUPA 1

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