Introduction 53

Como ya se mencionó en las otras secciones existen muchos trabajos de investigación además de los mencionados anteriormente que evalúan el desempeño de LTE. En esta sección se muestran otros resultados obtenidos de esos trabajos para demostrar la alta calidad del sistema LTE.

En la Figura 3.11 se muestra la tasa de transferencia para un solo usuario con distintos esquemas de transmisión (SISO, MIMO 2 x 2, MIMO 4 x 4) del enlace descendente de LTE,

para una estrategia de planificación del Mejor CQI (Figura 3.11 a) y una estrategia de planificación Round Robin (Figura 3.11 b), con un ancho de banda de 20 MHz. Los resultados mostrados en la Figura 3.11 aparecen en (Dikamba, 2011) utilizándose también LTE link level simulator para las simulaciones.

Figura 3.11Tasa de transferencia contra SNR para un simple usuario con diferentes esquemas de transmisión y con diferentes estrategias de planificación: a) planificación del Mejor CQI, b)

planificación Round Robin.

En la Figura 3.11 se puede observar que se logra mayores tasas de transferencia con la estrategia de planificación del Mejor CQI que con la planificación Round Robin. Además se puede ver también que con un mayor número de antenas en el esquema de multiplexación se logra mayores tasas de transferencia como se habían obtenido en (Dahlman et al., 2007) y discutido en la Sección 3.1.3.

Otros resultados de la simulación de la tecnología LTE se pueden discutir y observar en (Sanchez et al., 2007; Ericsson, 2006b; 3GPP, 2008; 3GPP, 2006; Guo and Song, 2010) y a través de otros programas simuladores de la tecnología LTE como el programa Vehicom LTE Simulator del Dr. Weindog Xian o el programa LTE System Level Simulator de la Universidad de Tecnología de Viena, Austria. Cuando se combina todos los resultados alcanzados en esos trabajos de investigación y especificaciones de trabajo junto con los ya mostrados y discutidos en las anteriores secciones, todos los objetivos de desempeño del Anexo 1 y discutidos en el Capítulo 1 son satisfechos demostrando la mejoría del sistema de LTE con respecto a predecesoras tecnologías de los sistemas móviles.

3.6 Conclusiones del capítulo

Los resultados de las simulaciones presentados en este capítulo, en función del criterio de especialistas e investigadores, demuestran el alto potencial de LTE para mejorar la calidad de servicio percibida por el usuario, cumpliéndose con los objetivos trazados por 3GPP en términos de la tasa de transferencia por usuario y la eficiencia del espectro. También se demuestra que si se emplean esquemas de transmisión más avanzados como MIMO 4x4 en los estándares para los sistemas móviles se obtienen tasas de transferencia y eficiencias espectrales más altas que usando esquemas menos avanzados como MIMO 2x2 o SISO y mientras mayor sea el número de retransmisiones HARQ menor será la BLER y mayor será la eficiencia espectral para el sistema LTE.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones:

Los resultados de las simulaciones presentadas en este trabajo de los distintos especialistas, del desempeño del sistema LTE, permitieron concluir que:

 LTE cumple efectivamente los objetivos trazados por 3GPP debido al uso de técnicas modernas como OFDM, SC-FDMA, MIMO y HARQ con IR.

 El sistema LTE está bien estructurado con una arquitectura de baja complejidad basada en el protocolo IP y fácil de implementar, que permite altas tasas de transferencias por usuario de más de 300 Mbps y 75 Mbps para el enlace descendente y ascendente, respectivamente, así como servicios de alta calidad como VoIP, televisión móvil y videos en tiempo real.

 La tasa de transferencia por usuario y la eficiencia del espectro que se alcanza con la tecnología LTE son 2 o 3 veces mayor que utilizando tecnologías anteriores como el WCDMA básico.

 Si se emplean esquemas de transmisión más avanzados como MIMO 4x4 en los estándares para los sistemas móviles se obtienen tasas de transferencia y eficiencias espectrales más altas que usando esquemas menos avanzados como MIMO 2x2 o SISO.  Mientras mayor sea la calidad del canal del enlace menor será la BLER y por consiguiente

mayor será la tasa de transferencia por usuario tanto para el enlace descendente como para el enlace ascendente del sistema LTE.

 Mientras mayor sea el número de retransmisiones HARQ menor será la BLER y mayor será la eficiencia espectral para el sistema LTE.

Recomendaciones:

Se proponen para este trabajo las siguientes recomendaciones:

 Continuar el estudio del estándar LTE, con mayor énfasis en las últimas versiones de LTE que ya han sido implementadas como el estándar LTE Avanzado de la 4ta Generación (4G).  Utilizar este trabajo como material de estudio para la docencia en instituciones que impartan

asignaturas relacionadas con este estándar.

 Utilizar herramientas de simulación basadas en códigos del software Matlab para una mayor comprensión y análisis de esta tecnología.

GLOSARIO

1G 1ra Generación

2G 2da Generación

3G 3ra Generación

3GPP Proyecto Asociación de Tercera Generación

4G 4ta Generación

16-QAM Modulación de Amplitud en Cuadratura de 16 estados

64-QAM Modulación de Amplitud en Cuadratura de 64 estados

ACK Reconocimiento positivo

AMC Codificación y Modulación Adaptativa

AMPS Sistema Telefónico Móvil Avanzado

ARQ Solicitud de Repetición Automática

AT&T Corporación Americana de Teléfono y Telégrafo

AWGN Ruido Blanco Aditivo Gaussiano

BCCH Canal de Control de Difusión

BCH Canal de Difusión

BLER Razón de Error por Bloque

CDF Función de Distribución Acumulativa

CEPT Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones

CN Red Núcleo

CP Prefijo Cíclico

CQI Indicador de Calidad del Canal

CRC Comprobación de Redundancia Cíclica

DC Corriente Directa

DCCH Canal de Control Dedicado

DFT Transformada de Fourier Discreta

DFT-S-OFDM OFDM Extendida por la DFT

DL Enlace Descendente

DL-SCH Canal Compartido del Enlace Descendente

DRX Recepción Discontinua

DTCH Canal de Tráfico Dedicado

eNodeB Nodo B evolucionado

EPC Núcleo de Paquetes Evolucionado

FCC Comisión Federal de

Comunicaciones

FDD Duplexación por División de Frecuencia

FDMA Acceso Múltiple por División de Frecuencia

FEC Corrección de Errores Hacia delante

GSM Sistema Global para las Comunicaciones móviles

HARQ Solicitud de Repetición Automática Híbrida

HLR Registro de Ubicación Base

HSDPA Acceso Descendente de Paquetes a Alta Velocidad

HSPA Acceso de Paquetes a Alta Velocidad

HSPA+ HSPA Evolucionado

HSS Servidor de Suscripción Local

HSUPA Acceso Ascendente de Paquetes a Alta Velocidad

IDFT DFT Inversa

IMT-2000 Telecomunicaciones Móviles Internacionales 2000

IP Protocolo de Internet

IR Redundancia Incremental

IRC Combinación de Rechazo de Interferencia

IS-54 Estándar Interino 54

ITU Unión Internacional de Telecomunicaciones

ITU-R Sector de Radiocomunicaciones de la ITU

LTE Evolución a Largo Plazo

LTE-A LTE Avanzado

MAC Control de Acceso al Medio

MBMS Servicio Multimedia por Difusión/Multidifusión MCCH Canal de Control de Multidifusión MCH Canal de Multidifusión MCS Esquema de Codificación y Modulación

MIMO Múltiples Entradas Múltiples Salidas

MRC Combinación de Relación Máxima

MTCH Canal de Tráfico de Multidifusión

MTS Sistema de Telefonía Móvil

NAK Reconocimiento Negativo

NMT Telefonía Móvil Nórdica

OFDM Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales

OFDMA Acceso Múltiple por División de Frecuencias Ortogonales

PAPR Relación de Potencia pico a Potencia promedio

PCCH Canal de Control de Aviso de llamadas

PCH Canal de Aviso de Llamadas

PDCP Protocolo de Convergencia de Paquetes de Datos

PDU Unidad de Datos de Protocolo

PHY Capa Física

PRBP Pares de Bloques de Recurso Físico

QPSK Modulación por Desplazamiento de Fase Cuaternaria

RAN Red de Acceso de Radio

RLC Control del Enlace de Radio

RNC Controlador de la Red de Radio

SAE Evolución de Arquitectura del Sistema

SC-FDMA Acceso Múltiple por División de Frecuencia de Portadora Única

SDU Unidad de Datos de Servicio

SFN Red de Frecuencia Única

SINR Relación Señal a Interferencia más Ruido

SISO Simple Entrada Simple Salida

SNR Relación Señal a Ruido

TCP Protocolo de Control de Transmisión

TDD Duplexación por División de Tiempo

TDMA Acceso Múltiple por División de Tiempo

TD-SCDMA Acceso Múltiple por División de Código Síncrono de División de Tiempo

TIA Asociación de la Industria de Telecomunicaciones

TSG Grupo de Especificación Técnica

TTI Intervalo de Tiempo de Transmisión

UE Equipo de Usuario (terminal móvil)

UL Enlace Ascendente

UL-SCH Canal Compartido del Enlace Ascendente

UMTS Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles

VoIP Voz sobre IP

WCDMA Acceso Múltiple por División de Código de Banda ancha

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ANEXOS

Anexo 1Resumen de los objetivos y requisitos principales del desempeño para LTE (3GPP, 2005). Requerimiento absoluto Comparación con la Versión 6 Comentarios E nla ce des ce nd ent e Tasa de transmisión máxima > 100 Mbps 7 x 14.4 Mbps LTE en 20 MHz FDD, multiplexación espacial 2 x 2 Referencia: HSDPA en 5 MHz FDD, simple antena de transmisión Eficiencia espectral máxima > 5 bps/Hz 3 bps/Hz Eficiencia espectral de celda promedio > 1.6 – 2.1 bps/Hz/celda 3 – 4 × 0.53 bps/Hz/celda

LTE: multiplexación espacial 2 × 2, receptor de Combinación de Rechazo de Interferencia (IRC). Referencia: HSDPA, Receptor Rake, 2 antenas receptoras

Eficiencia espectral en el borde de la celda > 0.04 – 0.06 bps/Hz/usuario 2 - 3 × 0.02 bps/Hz

Como arriba, 10 usuarios asumidos por celda E nla ce a sce nd e nte Tasa de transmisión máxima > 50 Mbps 5 × 11 Mbps LTE en 20 MHz FDD, sencilla antena de transmisión. Referencia: HSUPA en 5 MHz FDD, simple antena de transmisión Eficiencia espectral máxima > 2.5 bps/Hz 2 bps/Hz Eficiencia espectral de celda promedio > 0.66 – 1.0 bps/Hz/celda 2 – 3 × 0.33 bps/Hz

LTE: sencilla antena de transmisión, receptor IRC.

Referencia: HSUPA, receptor Rake, 2 antenas receptoras Eficiencia espectral en el borde de la celda > 0.02 – 0.03 bps/Hz/usuario 2 – 3 × 0.01 bps/Hz

Como arriba, 10 usuarios asumidos por celda

Sis

tema

Latencia a nivel de usuario (de ida y vuelta)

< 10 ms Una quinta parte

Latencia de configuración de conexión

< 100 ms Estado inactivo ͢ Estado activo

Ancho de banda de operación

Anexo 2Modulación OFDM por medio del procesamiento IDFT.

Anexo 3Demodulación OFDM por medio del procesamiento DFT.

Anexo 5 Capacidades de las distintas categorías de los equipos de usuarios de LTE.

Capacidades Categoría del UE

1 2 3 4 5

Tasa de transmisión de datos del enlace descendente máxima (Mbps)

10 50 100 150 300 Tasa de transmisión de datos del enlace ascendente máxima

(Mbps)

5 25 50 50 75

Número de antenas receptoras requerido 2 2 2 2 4

Número de cadenas MIMO del enlace descendente soportado 1 2 2 2 4

Soporte para 64 QAM en enlace descendente ✔ ✔ ✔ ✔ ✔

Soporte para 64 QAM en enlace ascendente ✖ ✖ ✖ ✖ ✔

Requerimiento de memoria relativa para el procesamiento de la capa física (normalizado a la categoría de nivel 1)

1 4.9 4.9 7.3 14.6

Anexo 6 Índice CQI, esquema de modulación, razón de codificación del canal y la eficiencia espectral correspondiente a los valores de CQI utilizados en LTE link level simulator.

Índice CQI Modulación Razón de código Eficiencia espectral [bps/Hz] 0 Fuera de rango 1 QPSK 78/1024 0.1523 2 QPSK 120/1024 0.2344 3 QPSK 193/1024 0.3770 4 QPSK 308/1024 0.6016 5 QPSK 449/1024 0.8770 6 QPSK 602/1024 1.1758 7 16QAM 378/1024 1.4766 8 16QAM 490/1024 1.9141 9 16QAM 616/1024 2.4063 10 64QAM 466/1024 2.7305 11 64QAM 567/1024 3.3223 12 64QAM 666/1024 3.9023 13 64QAM 772/1024 4.5234 14 64QAM 873/1024 5.1152 15 64QAM 948/1024 5.5547

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