Fizička Komunikacija 3 (2010) 217-244Sadržaj liste su dostupni na ScienceDirectFizički KomunikacijaČasopis stranica: vvv.elsevier.com/locate/phicomEvolucija 4G mobilnih sistema: LTE-AdvancedIan F. Akiildiz *David M. Gutierrez-Estevez, Ilija Chavarria RejesBroadband Vireless Netvorking Laboratorija, Elektrotehnički i Computer Engineering, Gruzija Institute of Technologi, Atlanta, GA 30332, Sjedinjene Američke DržaveR, i C l E i n f oKljučne reči:LTELTE-Advanced4GPrevoznik agregacijuCompRelejMIMOB S t r c TOvaj rad daje dubinski pogled na tehnologijama koje se smatra za LongTerm Evolution-Napredni (LTE-Advanced). Prvo, evolucija od trece generacije(3G) do četvrtog generaciji (4G) je opisan u smislu zahtjeva performansama iGlavne karakteristike. Nova mreža arhitektura razvijen od strane trece generacijePartnerstvo projekta (3GPP), koji podržava integraciju sadašnje i buduce radiopristupa tehnologije, je istaknut. Zatim, glavni tehnologije za LTE-Advanced areobjasnio je, zajedno sa mogucim poboljšanjima, njihovim pratecim izazovima, a nekipristupi koji su smatrali da se pozabave tim izazovima.© 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.1. UvodČetvrta generacija (4G) bežičnih mobilnih sistemaje bio tema od interesa za dugo vremena, verovatnood formalnog definiciji trece generacije (3G) sistemazvanično je okončan od strane međunarodne telekomunikacijeUnija radio-komunikacije Sektor (ITU-R)1997. set uslova je navedeno od strane ITU-Ru vezi minimalne vrh korisničke brzine prenosa podataka u različitim okruženjimakroz ono što je poznato kao InternationalMobile Telecommunications 2000 projekat (IMT-2000).Zahtevi uključeni 2048 kbps za unutrašnju kancelariju,384 kbps za otvoreni za unutrašnje pešačkih sredinama,144 kbps za kolski veze, i 9.6 kbps za satelit

connections.Sa ciljem stvaranja entitet saradnju međurazličita udruženja telekomunikacija, 3. generacijaPartnerstvo projekta (3GPP) osnovana je 1998. godine.Počela je sa radom na radiju, mrežne i servisarhitektura globalno važeceg 3G tehnologije specifikaciji.Iako 3G brzine prenosa podataka su vec bili stvarno uteorija, početni sistemi poput Univerzalne mobilne telekomunikacijeSistem (UMTS) nije odmah ispune IMT2000 zahtevi u svojim praktičnim primene. Dakle,* Corresponding author. Tel .: +1 404 894 5141; Faks: +1 404 894 7883.E-mail adrese: ian@ece.gatech.edu (AKO Akiildiz),david.gutierrez@ece.gatech.edu (DM Gutierrez-Estevez),elias.chavarria@ece.gatech.edu (E.C. Rejes).standardi potrebni da se poboljša da zadovolje ili čakpreci ih. Kombinacija High Speed DovnlinkPacket Access (HSDPA), a potom dodavanjeEnhanced Namenski kanal, takođe poznat kao High SpeedUplink Packet Access (HSDPA), dovela je do razvojaTehnologija tekstu High Speed Packet Access(HSPA) ili, više neformalno, 3.5G.Motivisan sve vece potražnje za mobilni broadbandusluge sa višim stopama podataka i kvaliteta usluga(KoS), 3GPP počeo da radi na dva paralelna projekta,Long Term Evolution (LTE) i Sistem Architecture Evolution(SAE), koji su namenjeni da definišu kako radiopristupna mreža (RAN) i jezgro mreže sistema,i uključeni su u 3GPP Release 8. LTE / SAE, takođe poznat kaoEvolved Packet sistem (EPS), predstavlja radikalan koraknapred za bežičnu industriju koja ima za cilj da obezbedivrlo efikasan, niske latencije, paket-optimiziran, i još mnogo togaSecure servis. The design parametri glavni Radio Accessovog novog sistema uključuju OFDM (Orthogonal FrekvencijaDivision Multipleking) talasnih oblika kako bi se izbegloInter-simbol smetnje koje obično ograničava performansesistema velike brzine, i MIMO (Multiple InputMultiple-izlaz) tehnike za povecanje stope podataka. Umrežni sloj, svi IP stan arhitektura podržava KoSje definisana. Prvi put javno dostupni LTE na svetuUsluga je otvorio TeliaSonera u dva skandinavskihGlavni gradovi Stokholmu i Oslu 14. decembra 2009. godine, i

Prve merenja test se trenutno sprovode.Međutim, u vreme kada je standardni razvoj počela,1874-4907 / $ - vidi prednji materiju © 2010 Elsevier BV All rights reserved.DOI: 10.1016 / j.phicom.2010.08.001218 I.F. Akiildiz et al. / Fizička Komunikacija 3 (2010) 217-244ITU-R okvir za 4G sistema nije bio na mestu, iKasnija istraživanja i merenja potvrđuje da je sistemnije u potpunosti u skladu sa ITU-4G zahtevima. Zatog razloga, termin 3.9g se široko koristiti uzočekivanje svojim ličnim prema zvaničnom 4G statusa uzbog kursa.Pre nego što 3GPP počeo da radi u realnom 4G bežičneTehnologija, manje promene su uvedene u LTEkroz Release 9. Konkretno, femtocells i dual-laierformiranje zraka, preteče buducih LTE-Napredna tehnologija,su dodati u standardu. Formalnidefinicija četvrte generacije vireless, poznat kaoInternational Mobile telekomunikacije Napredna (IMTAdvanced)Projekat je konačno objavio ITU-R krozcirkularno pismo u julu 2008. godine sa pozivom za kandidata radiointerfejs tehnologije (Rits) [1]. U oktobru 2009. godine, šesttehnologije su dostavljeni u potrazi za odobrenje, kao međunarodna4G komunikacioni standard. 3GPP Kandidat jeLTE-Advanced, kompatibilan poboljšanjeLTE Izdanje 8 koji ce biti u potpunosti navedene u 3GPP Release10 [2]. Do kompatibilnost, misli se da bi trebalobiti moguce da se vec rasporediti LTE-Advanced u spektruokupirana od strane LTE bez uticaja na postojece LTE terminala.Ostali kandidati su tehnologije, IEEE 802.16m iKineska Ministarstvo industrije i informacione tehnologijeTD-LTE-Advanced (LTE-Advanced TDD specifikacija) [3,4].Skup IMT Advanced uslova na visokom nivouosnovan od strane ITU-R u [5] je kako sledi.• visok stepen zajedništva funkcionalnosti u svetuzadržavajuci fleksibilnost da podrži širokasortiman usluga i aplikacija u ekonomičannačin.• Kompatibilnost usluga u IMT i sa fiksnimmreže.• Kompatibilnost sa drugim Internetvorking radiopristupni sistemi.

• visokog kvaliteta mobilne uređaje.• Korisnik oprema pogodna za upotrebu širom sveta.• User-friendli aplikacija, usluga i opreme.• širom sveta romingu sposobnosti.• Enhanced peak stope da podrže napredne uslugei aplikacije (100 Mbit / s za visoke mobilnosti i1 Gbit / s za nisku mobilnost su formirane kao mete zaIstraživanje).Sve navedene zahteve, osim poslednjeg, suVisok nivo, odnosno ne kvantifikuje zahteve performansi;Osim toga, oni su u velikoj meri koju je vodioindustrija vec. Kada je u pitanju detaljnim opisomod IMT-Napredna zahtevima, eksplicitne ciljevi imajupodešen za prosečnog i celija-edge performanse u dodatkuuobičajenim maksimalnim stopama podataka. Ovo je neophodno da se pitanjetreba pozabaviti jer definišu iskustvo za tipičankorisnik.Zahtevi za LTE-Advanced bili u skladu sa timda postigne ili čak povecati IMT-advanced. Međutim,kako je navedeno u [6], cilj za prosečne efikasnosti spektrai celije ivica korisnika protok efikasnost treba datiprioritet u odnosu na cilj za maksimalne efikasnosti spektrai Voice-over-IP (VoIP) kapacitet. Stoga, rastvorpredlozi LTE-Advanced, oni glavni od kojih supokriveno ovom radu, fokusiraju na izazov podizanjaprosek i celija-ivica performanse. Odnosmeđu zahtevima LTE, LTE-Advanced, i IMTAdvancedsu prikazani u Tabeli 1.Drugi važni zahtevi su vec pomenutikompatibilnost LTE-Advanced sa LTEi fleksibilnost spektar, odnosno, kapacitet LTEAdvancedkoji ce biti raspoređeni u različitim dodeljena spektrajer svaki region ili zemlja ima različite propise.Glavno pitanje sada jeste da razvije odgovarajuce tehnologijekoji omogucavaju LTE-Advanced da ispuni predložene ciljeve.Iz perspektive Link performansi, LTE vec postižestope veoma bliski Shannon granice podataka, što značida glavni napor mora biti napravljen u pravcu poboljšanjaSignal-smetnji i-šum (SINR)iskusni od strane korisnika i time obezbeđuju brzine prenosa podataka prekoveci deo celije.

Ostatak ovog rada je organizovan na sledeci način. UOdeljak 2, dajemo pregled mrežne arhitekturekoji ce podržati LTE i LTE-Advanced vazduh interfejsa.Zatim pokrivamo koncept i izazovimaČetiri istraživačka kategorije koje, prema 3GPP, činestubovi LTE-Advanced sistem. U članu 3,predstavljamo LTE-Napredna pitanjima Spektar: propusni opseg za objedinjavanje,tehnologija koja ima za cilj povecanje sistemprotok sabiranjem različitih nosača, a spektardeljenja tehnika za heterogenih mreža. Novipoboljšane tehnike MIMO kako u dovnlink iuplink za LTE-Advanced uvode u članu 4. UOdeljak 5, opisujemo tehnike B saradnje unapređeni Čvoru okviru LTE-Advanced, grupisani uime koordinirane više bodova prenosa iprijem (comp). Predstavljamo prenosio strategije u članu6. Na kraju, možemo zaključiti papir sa članom 7.2. Mreža arhitektura3GPP je navedeno u svom izdanju 8 elemenata i uslovaod EPS arhitekture koja ce služiti kaoosnova za sledece generacije mreža [7]. Specifikacijesadrže dva glavna radna stavke, odnosno LTE i SAE,koji je doveo do specifikaciji Evolved Packet Core(EPC) Evolved Universal Terrestrial Radio Access Netvork(E-UTRAN), i razvio univerzalni zemaljski radio pristup(E-UTRA), od kojih svaka odgovara jezgru mreže,Radio Access Netvork i vazduh interfejs celog sistema,respektivno. EPS-daje IP povezanostkorisnička oprema (UE) i spoljni paketni prenos podatakaMreža koristeci E-UTRAN. Na Fig. 1, dajemo pregledod EPS-a, drugo nasleđe paketa i Komutirani elemenatai 3GPP Rans, zajedno sa najvažnijim interfejsa.U usluga mreže, samo politiku i PunjenjePravila Funkcija (PCRF) i Početna pretplatnik servera(HSS) su uključeni, zbog jednostavnosti.U kontekstu 4G sistema, kako vazduha interfejsa iRadio Access Netvork se pojačane ili redefinisati,ali do sada jezgro mreže arhitektura, odnosno EPC, nijeprolazi kroz velike promene od vec standardizovaniSAE arhitektura. Dakle, u ovom odeljku dajemopregled e-UTRAN arhitekture i funkcionalnosti

definisan za LTE-napredni sistemi i glavni EPCnode funkcionalnosti, koje dele izdanja 8, 9 i 10.I.F. Akiildiz et al. / Fizička Komunikacija 3 (2010) 217-244 219Tabela 1LTE, LTE-Advanced, a ciljevi učinka IMT-Napredna za dovnlink (DL) i uplink (UL).Put artikla Prenos Antena konfiguracija LTE (Rel. 8) LTE-Advanced IMT-AdvancedPeak brzine prenosa podataka DVD 8 × 8 300 Mbps 1 Gbps 1 GbpsUL 4 × 4 Mbps 75 Mbps 500 -Maksimalnoj efikasnosti spektar (BPS / Hz) DVD 8 × 8 15 30 15UL 4 × 4 3.75 15 6.75Kapacitet (BPS / Hz / celija)DL2 × 2 1.69 2.4 -4 × 2 1.87 2.6 2.24 × 4 2,67 3,7 -UL 1 × 2 0.74 1.2 -2 × 4 - 2.0 1.4Cell-Edge korisnik protok (BPS / Hz / celiji / korisnik)DL2 × 2 0.05 0.07 -4 × 2 0.06 0.09 0.064 × 4 0.08 0.12 -UL 1 × 2 0.024 0.04 -2 × 4 - 0.07 0.03Fig. 1. Pregled EPS-a za 3GPP pristupa (bez rominga arhitektura).2.1. LTE-Advanced E-UTRAN pregledNa Fig. 2, pokazujemo arhitekturu E-UTRAN za LTEAdvanced.Srž u E-UTRAN arhitekturepojačana Node B (eNodeB ili ENB), koji obezbeđujevazduh interfejs sa korisnika avionom i kontrolu aviona protokolaotkazi prema UE. Svaka od eNBs elogično komponenta koja služi jedan ili nekoliko E-UTRANcelije i interfejs koji povezuje eNBs se zoveKs2 interfejs. Pored toga, Dom eNBs (HeNBs, takođetzv femtocells), koji su eNBs na nižim troškovima zapoboljšanje pokrivenost u zatvorenom prostoru, može biti povezan saEPC direktno ili preko kapije koja obezbeđuje dodatnepodrška za veliki broj HeNBs.1Dalje, 3GPPrazmatra relejne čvorova i sofisticirani oslanjajucistrategije za poboljšanje performansi mreže.

Ciljevi ove nove tehnologije su povecani obuhvat,vece stope podataka i bolje performanse KoS i pravičnostza različite korisnike.Kao što je ranije pomenuto, eNBs obezbediti E-UTRAN sapotrebne korisnika i kontrola avion završne protokole.Fig. 3 daje grafički prikaz kako protokolastack. U korisničkom ravni, protokoli koji su uključenisu Paket podataka konvergencije protokola (PDCP),Radio kontrola Link (RLC), Srednji Access Control (MAC),i Fizički sloj (PHI) protokoli. Kontrola avion stekdodatno obuhvata kontrolu radio resursa (RRK)protokoli.1 Još uvek je u raspravi koja je najadekvatnije rešenje.Fig. 2. LTE-Advanced E-UTRAN arhitektura.Fig. 3. protokola.Glavne funkcionalnosti izvedena u svakom sloju aresumirani u nastavku [8-11].• NAS (Ne-pristup stratum)- Upravljanje Povezivanje / sesija između PS ijezgro mreže.- Authentication.- Registracija.220 I.F. Akiildiz et al. / Fizička Komunikacija 3 (2010) 217-244- Nosilac kontekst aktiviranje / deaktiviranje.- Upravljanje Lokacija registracija.• RRC (Radio kontrola resursa)- Informacije Emitovanje sistem u vezi sa Non-AccessSloj (NAS) i pristup stratum (AS).- Uspostavljanje, održavanje i oslobađanje RRCveza.- Sigurnosne funkcije, uključujuci upravljanje ključevima.- Funkcije mobilnosti.- Funkcija upravljanja KoS.- UE izveštavanje i kontrola izveštavanja merenja.- NAS direktan prenos poruka između PS i NAS.• PDCP (Paket podataka Convergence protokol)- Zaglavlja kompresije.- Isporuka U-sekvence i reemitovanje PDCPSession data jedinice (SDUs) za priznaju moduradio nosioci na predaju.- Duplikat detekciju.

- Aifriranje i zaštita integriteta.• RLC (Radio kontrola Link)- Ispravka greške putem automatskog Repeat rekuest(ARK).- Segmentacija prema veličini prevozablok i ponovo segmentacija u slučaju ponovljenomje potrebno.- Spajanje SDUs za isti radio nosioca.- Detekcija i oporavak greška u protokolu.- Isporuka U-sekvence.• MAC (Medium Access Control)- Multipleksiranje / demultipleksiranje od RLC paketni prenos podatakaJedinice (PDU).- Informacije o rasporedu izvještavanja.- Ispravka greške kroz Hibrid ARK (HARK).- Lokalna Kanal prioriteta.- Postava.2.2. Evolved Packet Core pregledEPC je ravna sve zasnovane na IP jezgra mreža koja može bitipristupiti preko 3GPP Radio Access (UMTS, HSPA, HSPA +,LTE) i ne-3GPP Radio pristup (npr ViMAKS, VLAN)omogucavajuci primopredaje procedure unutar i između obaVrste pristupa. Pristup fleksibilnost u EPC je atraktivnaza operatere jer im omogucava da imaju jednu jezgrokroz koji su podržani različite usluge. Glavnikomponente EPC i njihove funkcionalnosti su kaosledi.• Menadžment mobilnosti entitet (MME)Ovo je ključni elemenat kontrola avion. Među ostalim funkcijama,je zadužen za upravljanje bezbednosne funkcije (potvrda identiteta,Ovlašcenje NAS signalizacija), rukovanjestanju mirovanja mobilnost, roming, i primopredaje. Takođe izboraServing Gatevai (S-GV) i podataka MrežaGatevai (PDN-GV) čvorova je deo njenih zadataka.S1-MME interfejs povezuje EPC sa eNBs.• Serving Gatevai (S-GV)KEP završava na ovom čvoru, a povezan jeE-UTRAN preko S1-U interfejsom. Svaki UE je povezanajedinstvenom S-GV, koji ce biti domacin nekolikoFunkcije. To je mobilnost sidro tačka za oba lokalnoInter-ENB primopredaje i inter-3GPP mobilnost, i

obavlja inter-operatora punjenje, kao i paketrutiranje i prosleđivanje.• Paket mreže za prenos podataka Gatevai (PDN-GV)Ovaj čvor daje UE sa izlazom na paketni prenos podatakaMreža (PDN) dodelom IP adrese izPDN na UE, pored ostalih funkcija. Pored toga,Evolved Packet podataka Gatevai (ePDG) obezbeđuje sigurnostveza između neiznudjenih gresaka vezanih iz nepouzdanomne-3GPP pristup mreži sa EPC korišcenjem IPSectunela.Iz korisnik aviona perspektive postoje samo eNBsi kapije, zbog čega sistem se smatra'' Flat ''. Ovo rezultira u smanjenom kompleksnosti u odnosu naprethodna arhitekture.3. Spektar i propusni opseg za upravljanjeDa bi se ispunili zahteve IMT-advanced kaoi one 3GPP operatera, LTE-Advanced smatraupotreba opsezima do 100 MHz u daljem tekstuspektar bendova (pored onih koji su vec namenjenoLTE) [12].• 450-470 MHz (identifikovani u VRC-07 koji ce se koristitiglobalno za IMT sisteme).• 698-862 MHz (identifikovane u VRC-07 koji se koristi uRegija 22i devet zemalja regiona 3).• 790-862 MHz (identifikovane u VRC-07 koji se koristi uRegioni 1 i 3).• 2.3-2.4 GHz (identifikovani u VRC-07 koji ce se koristitiglobalno za IMT sisteme).• 3.4-4.2 GHz (3,4-3,6 GHz identifikovani u VRC-07 zase koristiti u velikom broju zemalja).• 4.4-4.99 GHz.3.1. Prevoznik agregacijuDa bi LTE-Advanced da u potpunosti iskoriste širetalasnoj duzini do 100 MHz, zadržavajuci unazadkompatibilnost sa LTE, nosilac agregaciju šema imaje predloženo. Prevoznik agregaciju se sastoji od grupisanjanekoliko LTE '' komponenta transportera '' (CCS) (npr do20 MHz), tako da su LTE-Advanced uređaji mogu da koristeveca količina protoka (npr do 100 MHz), dok jeistovremeno omogucava LTE uređaji da nastavi prikazivanje

spektar kao zasebne nosača komponenti. Na Fig. 4 miilustruju koncept Carrier agregacije u susednipropusni opseg.To ne može biti uvek moguce za operatora da dobiju100 MHz susednih spektra. Iz tog razloga, upotrebu2 Regija 1: Evropa, Afrika, Bliski Istok zapadno od persijskogZaliv uključujuci Irak, bivšeg Sovjetskog Saveza, i Mongolije. Regija 2:Americas, Grenland, a neki od Eastern Pacific ostrva. Regija 3:vecina ne-bivšeg-sovjetskog Unije Azije, istočno od uključujuci i Iran, ivecina Okeanije.I.F. Akiildiz et al. / Fizička Komunikacija 3 (2010) 217-244 221Fig. 4. Prevoznik agregacija u celovite propusni opseg.Fig. 5. Prevoznik agregacija u nezaraznih bandvidth, jedan bend.od nezaraznih nosača je takođe predložio agregacija. Uovaj slučaj, komponenta nosioci koje ce bitiagregiran može biti nezaraznih u istom spektruband ili nezaraznih u različitim bendovima spektra. UIli slučaj, nekoliko izazova treba riješiti prijenosač agregaciju mogu se uspešno predstavio kaoraspravlja kasnije.Fig. 5 ilustruje slučaj nezaraznih nosačagregacija u istom bendu. Slika prikazuje dva LTEuređaji koji koriste propusni opseg do 20 MHz, paralelnisa LTE-Advanced uređaja koji se koristi nezaraznihagregiran propusni opseg do 100 MHz.Fig. 6 ilustruje slučaj nezaraznih nosačagregacija u različitim bendovima, što je scenario kojimože biti rezultat istovremenu korišcenje spektrabendovi navedene na početku ovog odeljka.Slika prikazuje dva LTE uređaja pomocu propusni opseg od do20 MHz, svaka u drugom spektra benda, koegzistirajusa LTE-Advanced uređaja koji se koristi nezaraznihagregiran protok iz različitih bendova spektra.bendovi koji se koriste mogu biti posvecen bendovima ili sharedbendovi. U svim prethodnim slučajevima nosioca skupom,broju UL i DL komponentnih prevoznika, kao injihovi talasnoj duzini, može biti drugačiji. Čak i unutar jedneENB, drugačiji LTE-Napredna UES ce biti konfigurisan sarazličit broj kolektivnih centara, u skladu sa svojim mogucnostima,Uslovi kanala, zahtevi brzine prenosa podataka, i KoSZahtevi.

Prevoznik agregaciju ne samo da pomaže da se postigne vecapeak brzine prenosa podataka, ali takođe može pomoci u postizanju boljePokrivenost za srednje stope podataka. Za srednje brzine prenosa podataka,ona dozvoljava upotrebu nižih naloga modulacije i manjikod stope, što bi smanjilo potrebnu link budžet,prenos električne energije, i smetnji.Kao početnim pristup for carrier agregacije, 3GPPnavodi u [13,14] četiri scenarija primene, koji suFig. 6. Prevoznik agregacija u ne-susedne propusni opseg, više bendova.je prikazano u tabeli 2. Ovi Scenariji primene pokrivaju obojesusedni i bez kontinuiteta carrier agregacija forjednokrevetne i više spektra bendova koji koriste vreme podeleobostrani (TDD) i učestalost podela obostrano (FDD)šeme.3.1.1. Kontrolni kanaliDa bi se iskoristio raspoloživi spektar, uređaji morajumoci da pristupite kontrolne kanale u dovnlinki uplink okviri (pored ostalih referentnim signale).Stoga, da bi kompatibilnost sa LTEuređaji, svaka komponenta prevoznik je dužan da održi svojukontrole kanala. S druge strane, ukoliko pružalac uslugaželi da podrži samo LTE-Advanced uređaja, kontrolakanala može da se smanji iz jednog seta po komponentunosilac (do 20 MHz) jednoj grupi po grupi agregiranihkomponente nosioci (do 100 MHz). Opcijaod enable / disable kontrolne kanale i referencesignali mogu dozvoliti pružalac usluga da uradi progresivnomigracija sa LTE do LTE-Advanced, kontrolom kojispektar bendovi su dostupni LTE i koji se LTEAdvanceduređaji. Na primer, u [15], slojevita kontrolnisignalizacija struktura je predložen u kojoj signalizacija strukturazavisi od dodeljene komponenti nosača.Što se tiče rasporeda, informacije zadatak resurs(Za DL i UL) može se odnositi na resursa uIsto CC u kojoj je poslata, ili da se sredstva u drugojKZ. Prvi slučaj je pogodan za scenarije u kojima je UEkonfigurisan da primi resursa za dodelu informacije nasvaka KZ, a može pouzdano da primi u svakom CC. NaS druge strane, drugi slučaj je pogodan za scenarije u kojimaPS nije konfigurisan da prima dodele resursa informacijena svakom CC, npr kada propusni opseg od ekstra

KC je mali ili je dostupna samo LTE-Advanced uređaja.Drugi slučaj je pogodan za slučajeve kada nije pouzdanza slanje resursa informaciju zadatak u nekim kolektivnim centrima.3.1.2. Multiple Access šemaZa dovnlink, shema izabran za višepristup je da se izvrši prenos paralelni prevozablokovi (TBs) na svakom CC, na osnovu OFDMA, kao u LTE. U svakomKZ, jedan TB (ili dva TBs u slučaju prostornog multipleksiranja) jeprenosi; Takođe, svaka KZ upravlja svoj HARK proces.Osim toga, vecina gornjeg sloja protokoli LTE suponovo koriste, jer je multi-nosač prirode fizički slojje izložen kao paralelne staze do MAC sloj. U ovonačin, vecina razvoj i investicije učinili za LTEuređaji mogu se proširiti na LTE-Advanced.222 I.F. Akiildiz et al. / Fizička Komunikacija 3 (2010) 217-244Tabela 2Primarni scenariji raspoređivanja LTE-Advanced.Scenariobr.Opis Transmission BVs ofLTE-A prevozniciBroj LTE-CCS Bands za LTE-A nosača DuplekRežimi

Single-bend susedni spec.Alloc. @ 3.5 GHz za FDDUL: 40 MHz UL: Contiguos 2 × 20 MHzCCs3.5 GHz FDDDL: 80 MHz DL Contiguos 4 × 20 MHzCCsB Single-bend susedni spec.Alloc. @ Band 40 za TDD100 MHz Contiguous 5 × 20 MHzCCsBand 40 (3.5 GHz band) TDDCMulti-bend bez kontinuitetaSpec. Alloc. @ bendovi 1, 3 i 7za FDDUL: 40 MHz UL / DL: Ne kontinuiteta

10 MHz CC @ band1 + 10 MHz CC @ band3 + 20 MHz KC @ band 7Band 3 (1.8 GHz), Band 1(2,1 GHz), Band 7(2.6 GHz)FDDDL: 40 MHzD Multi-band bez kontinuitetaSpec. Alloc. @ bendovi 39, 34,i 40 za TDD90 MHz bez kontinuiteta 2 × 20 +10 + 2 × 20 MHz kubnih centimetaraBand 39 (1.8 GHz), band34 (2,1 GHz), Band 40(2.3 GHz)TDDU uplink, LTE koristi DFT-šifriranim OFDM. Za LTEAdvancedpostoji jedna DFT po komponenti nosačem, podržavajucicontingue i frekvencije-bez kontinuiteta resursalokacija na svakom CC. Što se tiče dovnlink, ciljje za ponovnu upotrebu i proširi vecinu onoga što je vec razvijenza LTE [13].3.1.3. Primopredajnik arhitekturaDa koriste ove širi spektar bendove, LTE-Advanceduređaji moraju da koriste širokopojasnih primopredajnike. Kao što je opisanou [16], dva osnovna pristupa za širokopojasni komunikacijeprijemnici su.• Više jednim band prijemnici: za n spektra bendova,N prijemnici se koriste, po jedna za svaku spektra benda.U tom slučaju, primopredajnici rade istovremeno,dozvoljavajuci korišcenje svih bendova spektra istovremeno.Kao što je opisano na početku člana 3, LTEAdvancedrazmatra upotrebu šest spektra bendova,što bi zahtevalo najmanje šest primopredajnike krozOva šema. Ovaj koncept je izvodljivo u smislu dazahteva samo dodatak paralelnih putanja za obradusvaka spektar bend, kao u sadašnjim multi-band uređaja.Međutim, ovaj prevodi u povecavem veličinei troškovi mobilnih uređaja. Postoji tačka ukoje su prijemnici pridruže u obradi

signali. Na Fig. 7, pokazujemo primer na visokom nivoublok dijagram za prijemnik [16], gde digitalniobrada signala je tačka zajednice u paraleliprijemnici. Prijemnik ima jednu antenu, i nekolikoRF grane. Svaki ogranak ima Band Pass filter RFza određenu spektra benda, kao RF frontend, ianalogni-digitalni konvertor. Generalno, kao tačkasindikalnih poteza prema antene broj elemenatasmanjuje, koji prevodi u smanjenjemveličina i cena uređaja.• Videband primopredajnik: U ovom slučaju, jedan predajnikobrađuje sve spektra bendova interesa, kao i filtriranjesvakog pojedinačnog spektra bend se obično radiu digitalnom domenu. Kao što je opisano na početkuOdeljak 3, LTE-Advanced bi obraditi spektarbend iz 450 MHz do 4.99 GHz kroz ovu šemu. UFig. 7. Više jednim Band risiver [16].Fig. 8. Širokopojasni prijemnik [16].Fig. 8, pokazujemo primer jednog Širokopojasni prijemnik highlevelblok dijagram [16]. Sastoji se od jednog RF BandpassFilter RF frontend, analogno-digitalni konvertor iDigitalna obrada signala blokova. Zbog širokopojasnihpriroda ove vrste primopredajnicima, vecina RF komponentiPolovni potreba da se širokopojasni. Od RF signala jedigitalno filtrira, veoma velike brzine, visoke rezolucije, iVisoko-dinamički raspon linearno analogno-digitalni konvertori(ADC) su potrebna.Na osnovu ova dva opšte klasifikacije, 3GPP daljenavodi subclassifications od Transceiver struktura zaLTE-Advanced, koji se može naci u [13].3.2. Deljenje SpektarPrevoznik / spektar grupisanje omogucava uslugada ponudi do 100 MHz bandvidth od svoje LTE-Advancedklijenti sabiranjem namenski spektar kakopovecati performanse. Međutim, u određenim scenarijima,Deljenje spektra postaje još jedan privlačna opcijaza postizanje ovog cilja.I.F. Akiildiz et al. / Fizička Komunikacija 3 (2010) 217-244 223Fig. 9. više RAT scenarija.Deljenje spektra može da se uradi među Radio Accesstehnologije (pacovi), iako trenutno nije navedeno

od 3GPP. Davalac usluga može ponuditi više od jednogRAT svojim korisnicima (npr LTE, HSPA, ViMak) u određenom području.Razlog za to je da su različiti klijenti servisprovajder može da koristi UES koji podržavaju različite pacova.Stoga, da omoguce pokrivanje za sve korisnike, različite pacovi suraspoređeni. Takođe, može se desiti da specifična PS podržava višePacova. Ovo daje operateru fleksibilnost odlučivanjana koje RAT (a) UE treba da priloži kako bi se povecalaUpotreba spektar pružajuci potrebne KoS. Uovom slučaju, zahtevi u pogledu resursa spektrace prostorno i vremenski variraju za svakog pacova. Ova varijacija / raznolikostmože da se iskoristi kako bi se fleksibilno dodeliresursa na pacovima koji su ih zahtevaju u svakom trenutku ilokacija.Na Fig. 9, svaka bazna stanica / ENB (oni mogu biti colocated),ce upravljati spektar koji je trenutnododeljen svom RAT da služi svojim korisnicima, koristeci lokalni radioupravljanje resursima (RRM). Na gornjim slojem, zajedničkaRRM (JRRM) ce biti zadužena za upravljanje deljenjespektar između oba pacova. Nivo granulacija ukoje lokalna RRM (koji sadrži planer) ceRad obično ce biti manji od JRRM (npr LTE iLTE-Advanced može definisati zakazivanje odluka svakog milisekundu,tako JRRM mogao da radi u sekundi ili minutagranulacija). Na primer, u [17], fuzzi-neuronske metodologijaokvir za JRRM tretman je predloženo, s obziromUMTS, geran, i VLAN, gde je jedan od pacovamora biti označena. Iako je ova vrsta podele mogaojavljaju ne samo u LTE-Advanced, LTE-Napredna dodaje novastepen složenosti / stepena slobode dozvoljavajuci upotrebunoseceg agregacije. Dakle, LTE-Advanced mrežada pozajmimo spektar (susedni ili bez kontinuiteta)iz drugih pacova i koristiti za nosač grupisanja. Ovoce omoguciti vecu fleksibilnost u odnosu na količinu spektrakoji je dodeljen među pacovima, potencijalno povecanjeperformanse u svakom od njih. JRRM i lokalna RRM cerade na hijerarhijski način, gde spektar koji jeupravlja od strane lokalne RRM ce zavisiti od zadatakavrši JRRM, što ce zavisiti od povratne informacijeiz lokalnih RRM i spoljne politike,as sl. 10 emisija.

Prednost imati hijerarhijsku RRM je što omogucavaentiteti nižeg nivoa u hijerarhiji za obavljanjei komuniciraju odluke RRM brže i sa manjeoverhead nego u šemom da samo zavisi centralnomRRM entitet. Međutim, u slučajevima niskog opterecenja mrežnogili mali broj lokalnih RRM entiteta, upotreba JRRM možeda se izbegne ako lokalni RRMS su dostupni za upravljanjeFig. 10. Zajednički RRM i lokalna RRM.efikasno load sami (verovatno razmene informacija / merenjadirektno između njih). This isslučaj LTE i LTE-Advanced, gde Ks2 interfejsa interkonekcijerazličite eNBs za potrebe koordinacije,bez posebnog centralnog JRRM. Sugerisano je da seupotreba centralnog entiteta (JRRM) se zahteva samo andkoristi se kada su lokalni RRM entiteti nisu u mogucnosti da daljeispunjavaju mreže i zahtevima korisnika [18]. [18] Takođeanalizira prednosti i nedostatke centralizovanei distribuira kontrola prijem, zakazivanje i smetnjemenadžment. Generalno, distribuirane pristupi sufavorit jer omogucavaju malo kašnjenje, manje signalizaciju, iniža cena, iako su rizikuju da izgube neke dobitke u odnosusvojim kolegama centralizovane. Takođe je bilapredložio da dodelite veci deo odluke RRM daUE [19]; Međutim, ovaj pristup zahteva više računanjai potrošnja energije iz UE (poredinformacije iz RAN i jezgra mreže).Pored podele spektra između pacova, spektradeljenja među usluga je takođe moguce. OvoKoncept je podržan od strane 3GPP [20,21], i to se zove'' Deljenje mreže '', jer se odnosi na razmjenuelementi na pokretao i osnovne mreže. LTE / LTEAdvancedPS mora biti u stanju da dekodira spisak operatoradeljenja celiju, koja se emituje od strane ENB. OncePS bira specifičan operater, zajednička ENB napred svepodataka na jezgra mreže izabranog operatora. Izvanova početna Izbor operatora, prisustvo mreže iDeljenje spektra je transparentno iz UE perspektive.Kada available spektar je ograničen (ili unisko-frekventne ili visoko-frekventni-sa njihovim unutrašnjaPrednosti i mane), Operateri mogutreba da dele bend spektra. Sprovođenjem ovog, regulator

povecava pula spektra koja se može koristitiili sakupljaju svaki servis provajdera, bez dodeljivanja