LTE aula2016

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EVOLUÇÃO DAS TECNOLOGIAS MÓVEIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TECNOLOGIA LTE NO AMBIENTE DE REDE 
 
Tradicionalmente, as operadoras têm implantado várias redes para fornecer diversos serviços aos 
clientes, tais como telefonia fixa, redes de TV a cabo, redes de telefonia celular e redes de dados. 
As redes de nova geração NGN (Next Generation Network), fornecem todas essas funções usando uma 
arquitetura de core all-IP que interliga várias tecnologias de acesso, fornecendo um serviço confiável 
ao usuário, independentemente da tecnologia de acesso. O núcleo(core) NGN garante um Qos (Quality 
of service) para uma ampla variedade de aplicações e serviços. As redes de acesso NGN proporcionam 
mobilidade e roteamento de tal maneira que o núcleo vê as redes móveis simplesmente como outra 
rede IP. O Handover móvel entre diferentes tipos de acesso é transparente, uma vez que a rede acesso 
IP controla a segurança, autenticação e bilhetagem para as várias tecnologias. 
LTE é a primeira tecnologia concebida explicitamente para a NGN . 
 
 
LTE supports the Next generation Network by providing mobile access to an all-IP core. 
 
 
Algumas Características da Tecnologia LTE 
 
• LTE Release 8 suporta taxas de dados de pico de até 326Mbps no downlink e 86Mbps no uplink com 
canal de 20 MHz e MIMO 4x4. A configuração mais comum, no entanto é de 20 MHz e MIMO 2x2, 
que suporta taxas de pico de 173 Mbps no downlink e 58Mbps no uplink. 
• LTE Rel. 8 Permite taxa de transferência de quatro vezes no downlink de mais de cinco vezes uplink 
em relação ao HSPA(WCDMA- High Speed Downlink Packet Access) . 
• LTE possui melhor eficiência espectral em relação ao HSPA +. 
• LTE possibilita métodos duplex flexíveis, incluindo tanto Frequency Division Duplex (FDD) e Time 
Division Duplex (TDD). Isso permite que a tecnologia LTE seja utilizada dentro de faixas disponíveis no 
espectro de serviços já existentes. 
• LTE Rel. 8 suporta escalabilidade nas larguras de canal de RF de 1,4 MHz a 20 MHz. 
• LTE permite interoperabilidade com sistemas CDMA-2000, W-CDMA e GSM. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OFDMA(Orthogonal Frequency Domain Modulation Access) 
 
Na tecnologia LTE, as subportadoras OFDM são tipicamente espaçadas a 15 kHz e moduladas com 
modulação QPSK, 16-QAM, ou 64QAM. 
O esquema OFDMA (OFDM de múltiplo acesso) , permite atribuir de forma flexível , a largura de 
banda para um usuário com base nas suas necessidades de banda e no plano de dados pago pelo 
usuário. As subportadoras em que eventualmente não esteja sendo atribuído nenhum trafego útil 
podem ser desligadas, reduzindo assim o consumo de energia e os níveis de interferência. No esquema 
OFDMA, portanto, vários usuários compartilham as subportadoras de forma flexível e dinâmica, com 
diferentes larguras de banda para cada usuário e em função do tempo. 
 
 
 
OFDM vs. OFDMA. Each color represents a 
burst of data. In a given period, OFDMA allows users to 
share the available bandwidth. 
 
 
 
 
 
 
 
SC-FDMA 
No uplink, a tecnologia LTE usa uma versão pré-codificada do OFDM chamada de SC-FDMA (Single 
Carrier Frequency Domain Multiple Access). O SC-FDMA é usado no lugar de OFDMA devido às altos 
valores de Backoff necessários nos amplificadores quando a modulação OFDM é utilizada, o que 
comprometeria no lado do usuário as características exigidas de consumo nas baterias e nos 
amplificadores de potência de RF do dispositivo. A característica de Lower Peak-to-Average do SC-
FDMA permite a utilização de amplificadores de potência com menor Backoff, o que resulta em uma 
longa duração da carga da bateria, juntamente com um melhor desempenho no uplink. 
Conforme pode ser visto na figura abaixo, do ponto de vista de implementação, no SC-FDMA 
basicamente é adicionado um estágio a mais à arquitetura OFDMA, com a inclusão de um pré-
processamento (realização da DFT ), e a serialização dos dados na saída do bloco que realiza a IDFT. 
 
 
 
 
 
 
 
No SC-FDMA, os dados são distribuídos em várias subportadoras. Isto difere de OFDMA, onde cada 
subportadora transporta uma única fonte de dados. A necessidade de um receptor complexo faz com 
SC-FDMA se torne proibitivo para a transmissão no downlink, devido ao tamanho e capacidade de 
processamento necessários em detrimento das limitações de um dispositivo móvel no lado do usuário. 
 
 
In OFDM, each frequency component carries 
unique information. In SC-FDMA, the information is 
spread across multiple subcarriers. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Multiple Input Multiple Output (MIMO) 
A maioria das técnicas de comunicação sem fio modernas utiliza MIMO para aumentar a taxa de dados para o 
usuário, bem como para proporcionar uma melhor cobertura no limite da célula. Várias técnicas MIMO são 
possíveis, incluindo a transmissão de fluxos de dados separados a partir de cada antena (multiplexação 
espacial), a transmissão de fluxos de dados idênticos em cada antena (diversidade de transmissão), recepção em 
múltiplas antenas (diversidade de recepção), além de várias combinações desses arranjos. 
 
No LTE Rel. 8, as configurações MIMO, nas configurações SISO, MIMO2x2 e MIMO4x4 são suportadas. As 
alterações de configuração MIMO ocorrem de maneira dinâmica com base em medições a partir da qualidade 
do sinal. Quando um usuário está próximo de uma estação base, e as condições de propagação são boas, o 
MIMO2x2 pode ser usado para comunicação a uma alta taxa de dados. Quando um usuário está em uma 
extremidade da célula, os modos de diversidade podem ser usados para aumentar a imunidade à interferência 
ou ainda melhorar a relação sinal ruído. 
 
Modulação e Codificação Adaptativa 
 
 A Modulação e Codificação Adaptativa (AMC) refere-se a capacidade da rede para definir 
dinamicamente o tipo de modulação e codificação com base nas condições atuais de canais de RF 
informadas pelo dispositivo LTE . As modulações utilizadas para transportar dados nas subportadoras 
podem ser QPSK, 16-QAM, ou 64-QAM. Com base nisso, a rede pode, por exemplo, definir uma 
modulação de uma ordem inferior, um esquema de codificação mais robusto, ou uma combinação dos 
dois, se as condições do canal medidas são desfavoráveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estrutura de Frame LTE 
Na tecnlogia LTE, os dados são organizados em frames com 10ms (milisegundos) de duração. Cada 
frame é dividido em 10 subframes de 1ms cada, e cada subframe por sua vez é dividido em 2 slots de 
0,5ms cada. Cada slot contém 7 símbolos OFDM. Ts (Sample Time) é definido como a quantidade 
básica de tempo para o LTE. Ts é definido como sendo Ts = 1 / (15000 x 2048) segundo ou cerca de 
32,6 nanossegundos. 
Dois tipos de frame são ainda definidos para LTE: Tipo 1, usado quando o esquema de duplexação é 
FDD (Frequency Division Duplex) e tipo 2, usado quando é utilizado TDD. No Tipo 1, os frames são 
composto por 20 slots com duração de 0,5ms, como discutido anteriormente. Os frames do Tipo 2 são 
constituídos por dois “meio frames”, em que pelo menos um deles contém um campo especial levando 
três campos de informação: Downlink Pilot Time (DwPTS), período de guarda (GP) e Uplink Pilot Time 
(UpPTS). Se o tempo de troca TDD é de 10 ms, o campo especial só será inserido em um meio-frame. 
Se o tempo de troca TDD é de 5 ms, o campo especial será inserido nos dois meio-frames.
 
Special fields are shown in Subframes 1 and 6. Guard period separates the Downlink and Uplink. 
This TDD example represents a 5 ms switch point. A 10 ms switch point would not have the specialfields in subframe 6. 
 
 
FDD 
TDD 
Analisando a estrutura LTE no domínio da frequência temos que, a menor estrutura de modulação em LTE é um 
símbolo de tempo alocado em uma subportadora em frequência, e é chamado Resource Element (RE). Os RE 
são agrupado em Resource Blocks (RB), um RB típico tem a dimensão de 7 símbolos por 12 subportadoras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
O número de RBs disponíveis será proporcional a banda disponível . Logicamente, como o aumento da largura 
de banda de canal, o número de RB pode aumentar. A taxa de transmissão está associada ao máximo número de 
blocos de recursos que pode caber dentro da largura do canal com alguma banda de guarda. No LTE Rel. 8 para 
uma largura do canal máximo de 20 MHz, a capacidade é de 100 RBs. 
 
 
 
 
Transmission Bandwidth Configuration 
 
 
 
 
Considerando um esquema LTE SISO utilizando um banda de 20MHz e uma modulação OFDM e 
constelação 64QAM, qual a taxa máxima de transmissão possível? 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referência: 
 
LTE Resources Guide REV1010, Anritsuhttp://www.anritsu.com/en-GB/Media-
Room/Newsletters/files/anritsu_lte_guide.pdf