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E-UTRA

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목차

1. 개요

E-UTRA는 3GPP에서 개발한 새로운 무선 인터페이스로, EUTRAN의 여러 특징을 가진다. 최대 다운로드 속도는 4x4 안테나 환경에서 299.6Mbit/s, 2x2 안테나 환경에서 150.8Mbit/s이며, LTE Advanced는 8x8 안테나 구성에서 최대 2,998.6Mbit/s를 지원한다. E-UTRA는 최적 조건에서 10밀리초 미만의 낮은 데이터 전송 지연 시간과 30밀리초 미만의 핸드오버 시간을 제공하며, 다양한 셀 크기 및 주파수 대역을 지원한다. 또한, GSM/EDGE, UMTS, CDMA2000, WiMAX 등 다른 시스템과의 상호 운용을 지원한다. E-UTRA는 무선 데이터 사용량 증가, 비용 효율성 요구, 쿼드러플 플레이 서비스 제공을 위해 개발되었으며, 릴리스 8부터 단일 진화 경로를 제공한다. E-UTRA는 물리 계층, MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층, RRC 계층, NAS 계층 및 IP 계층의 프로토콜 스택으로 구성되며, 다양한 주파수 대역과 채널 대역폭을 지원하여 전 세계적으로 구축되었다.

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E-UTRA

2. 특징

EUTRAN은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.


  • FDD 및 TDD 이중화와 반 이중 FDD를 모두 지원하여, 동일한 무선 접속 기술로 다양한 통신 환경에 유연하게 대응할 수 있다.
  • ITU-R에 의해 IMT 시스템에서 현재 사용되는 모든 주파수 대역을 지원한다.
  • 유연한 대역폭 사용이 가능하여, 1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz 및 20MHz의 다양한 대역폭을 표준화하여 제공한다. 이는 고정 크기 5MHz 스펙트럼 청크를 사용하는 UMTS와 비교되는 장점이다.

2. 1. 데이터 전송 속도

EUTRAN은 4×4 안테나 구성에서 최대 299.6 Mbit/s의 다운로드 속도를, 2×2 안테나 구성에서는 20 MHz 스펙트럼에서 150.8 Mbit/s의 다운로드 속도를 지원한다. LTE Advanced는 집성된 100 MHz 채널에서 8×8 안테나 구성을 지원하며, 최대 다운로드 속도는 2,998.6 Mbit/s이다.[2] LTE 표준에서 20 MHz 채널의 최대 업로드 속도는 75.4 Mbit/s이며, LTE Advanced 100 MHz 캐리어에서는 최대 1,497.8 Mbit/s이다.[2]

다음은 UE 분류에 따른 최대 L1 데이터 전송 속도를 나타낸 표이다.

UE 분류최대 L1
데이터 전송 속도
다운링크
(Mbit/s)		DL MIMO
레이어의 최대 수		최대 L1
데이터 전송 속도
업링크
(Mbit/s)		3GPP 릴리스
NB10.6811.0Rel 13
M11.011.0
01.011.0Rel 12
110.315.2Rel 8
251.0225.5
3102.0251.0
4150.8251.0
5299.6475.4
6301.52 또는 451.0Rel 10
7301.52 또는 4102.0
82,998.681,497.8
9452.22 또는 451.0Rel 11
10452.22 또는 4102.0
11603.02 또는 451.0
12603.02 또는 4102.0
13391.72 또는 4150.8Rel 12
14391.789,585
157502 또는 4226
169792 또는 4n/a
1725,0658n/aRel 13
181,1742 또는 4 또는 8n/a
191,5662 또는 4 또는 8n/a


2. 2. 낮은 지연 시간

최적 조건에서 작은 IP 패킷의 경우 5ms 미만의 낮은 데이터 전송 지연 시간을 가지며, 핸드오버 및 연결 설정 시간을 줄일 수 있다.[2]

2. 3. 이동성 지원

주파수 대역에 따라 최대 350km/h 또는 500km/h의 속도로 이동하는 단말을 지원한다.[2]

2. 4. 스펙트럼 효율성

3GPP (3rd Generation Partnership Project|3세대 파트너십 프로젝트영어) (HSPA) 릴리스 6보다 2~5배 증가된 스펙트럼 효율을 제공한다.[2]

2. 5. 셀 크기 지원

반경이 수십 미터 (펨토셀, 피코셀)에서 100km 이상의 매크로셀까지 셀 크기를 지원한다.[2]

2. 6. 단순화된 구조

EUTRAN의 네트워크 측면은 eNodeB로만 구성되어 단순화된 구조를 갖는다.[2]

2. 7. 상호 운용성

EUTRAN은 GSM/EDGE, UMTS, CDMA2000, WiMAX 등 다른 시스템과의 상호 운용을 지원한다.[2]

2. 8. 패킷 교환

E-UTRA는 패킷 교환 무선 인터페이스를 사용한다.[2]

3. E-UTRA 개발 배경

HSDPA, HSUPA 및 HSPA 진화를 통해 높은 데이터 전송 속도를 제공하는 UMTS에도 불구하고, 향후 서비스 및 콘텐츠 제공 증가, 이동 중 수요 증가, 최종 사용자 비용의 지속적인 감소로 인해 무선 데이터 사용량이 크게 증가할 것으로 예상되었다.[1] 이러한 변화는 더 빠른 네트워크와 무선 인터페이스뿐만 아니라 기존 표준의 진화를 통해 가능한 것보다 더 높은 비용 효율성을 요구했다.[1] 이에 3GPP 컨소시엄은 이러한 요구 사항을 충족하는 새로운 무선 인터페이스(EUTRAN) 및 코어 네트워크 진화(시스템 아키텍처 진화 SAE)에 대한 요구 사항을 설정했다.[1]

이러한 성능 향상을 통해 무선 통신 사업자는 음성, 대용량 데이터 전송 및 전체 이동성을 갖춘 기능이 풍부한 IPTV를 포함한 고속 대화형 애플리케이션 등 쿼드러플 플레이 서비스를 제공할 수 있게 되었다.

3GPP 릴리스 8부터 E-UTRA는 GSM/EDGE, UMTS/HSPA, CDMA2000/EV-DO 및 TD-SCDMA 무선 인터페이스에 대한 단일 진화 경로를 제공하도록 설계되어, 데이터 속도 및 스펙트럼 효율성을 높이고 더 많은 기능을 제공할 수 있도록 한다.

3. 1. 무선 데이터 사용량 증가

무선 데이터 사용량은 HSDPA와 HSUPA 및 이들의 진화를 통해 높은 데이터 전송 속도를 제공하는 UMTS에도 불구하고, 향후 몇 년 동안 서비스 및 콘텐츠의 제공 증가와 이동 중 수요, 최종 사용자 비용의 지속적인 감소로 인해 크게 증가할 것으로 예상된다.[1] 이러한 증가는 더 빠른 네트워크와 무선 인터페이스뿐만 아니라 현재 표준의 진화를 통해 가능한 것보다 더 높은 비용 효율성을 요구할 것으로 예상된다.[1] 따라서 3GPP 컨소시엄은 이러한 요구 사항을 충족하는 새로운 무선 인터페이스(EUTRAN) 및 코어 네트워크 진화(시스템 아키텍처 진화 SAE)에 대한 요구 사항을 설정했다.[1]

3. 2. 비용 효율성 요구

HSDPA와 HSUPA 및 이들의 진화를 통해 높은 데이터 전송 속도를 제공하는 UMTS에도 불구하고, 서비스 및 콘텐츠의 증가하는 제공, 이동 중 수요, 최종 사용자 비용의 지속적인 감소로 인해 무선 데이터 사용량은 향후 몇 년 동안 크게 증가할 것으로 예상된다. 이러한 증가는 더 빠른 네트워크와 무선 인터페이스뿐만 아니라 현재 표준의 진화를 통해 가능한 것보다 더 높은 비용 효율성을 요구할 것으로 예상된다.[1] 따라서 3GPP 컨소시엄은 이러한 요구 사항을 충족하는 새로운 무선 인터페이스(EUTRAN) 및 코어 네트워크 진화(시스템 아키텍처 진화 SAE)에 대한 요구 사항을 설정했다.[1]

3. 3. 쿼드러플 플레이 서비스

무선 통신 사업자는 이러한 성능 향상을 통해 음성, 대용량 데이터 전송, 전체 이동성을 갖춘 기능이 풍부한 IPTV를 포함한 고속 대화형 애플리케이션 등 쿼드러플 플레이 서비스를 제공할 수 있다.

3. 4. 단일 진화 경로

HSDPA와 HSUPA 및 이들의 진화를 통해 높은 데이터 전송 속도를 제공하는 UMTS에도 불구하고, 무선 데이터 사용량은 향후 몇 년 동안 서비스 및 콘텐츠의 증가하는 제공 및 이동 중 수요, 최종 사용자 비용의 지속적인 감소로 인해 크게 증가할 것으로 예상된다. 이러한 증가는 더 빠른 네트워크와 무선 인터페이스뿐만 아니라 현재 표준의 진화를 통해 가능한 것보다 더 높은 비용 효율성을 요구할 것으로 예상된다. 따라서 3GPP 컨소시엄은 이러한 요구 사항을 충족하는 새로운 무선 인터페이스(EUTRAN) 및 코어 네트워크 진화(시스템 아키텍처 진화 SAE)에 대한 요구 사항을 설정했다.

이러한 성능 향상을 통해 무선 통신 사업자는 음성, 대용량 데이터 전송 및 전체 이동성을 갖춘 기능이 풍부한 IPTV를 포함한 고속 대화형 애플리케이션 등 ''쿼드러플 플레이'' 서비스를 제공할 수 있다.

3GPP 릴리스 8부터 시작하여 E-UTRA는 GSM/EDGE, UMTS/HSPA, CDMA2000/EV-DO 및 TD-SCDMA 무선 인터페이스에 대한 단일 진화 경로를 제공하도록 설계되어 데이터 속도 및 스펙트럼 효율성을 높이고 더 많은 기능을 제공할 수 있도록 한다.

4. 구조

E-UTRAN은 네트워크 측의 eNodeB로만 구성된다. eNodeB는 UTRAN에서 노드 B와 RNC (무선망 제어기)가 함께 수행하는 작업과 유사한 작업을 수행하며, 모든 무선 인터페이스 작업의 지연 시간을 줄이는 것을 목표로 한다.[3]

4. 1. eNodeB 역할

E-UTRAN은 네트워크 측의 eNodeB로만 구성된다. eNodeB는 UTRAN에서 노드 B와 RNC (무선망 제어기)가 함께 수행하는 작업과 유사한 작업을 수행한다. 이러한 단순화의 목표는 모든 무선 인터페이스 작업의 지연 시간을 줄이는 것이다. eNodeB는 X2 인터페이스를 통해 서로 연결되며, 패킷 교환 (PS) 코어 네트워크에는 S1 인터페이스를 통해 연결된다.[3]

4. 2. 인터페이스

E-UTRAN은 네트워크 측의 eNodeB로만 구성된다. eNodeB는 UTRAN에서 노드 B와 RNC (무선망 제어기)가 함께 수행하는 작업과 유사한 작업을 수행한다. 이러한 단순화의 목표는 모든 무선 인터페이스 작업의 지연 시간을 줄이는 것이다. eNodeB는 X2 인터페이스를 통해 서로 연결되며, 패킷 교환 (PS) 코어 네트워크에는 S1 인터페이스를 통해 연결된다.[3]

5. 프로토콜 스택



EUTRAN 프로토콜 스택은 다음과 같이 구성된다.[3]


  • 물리 계층: MAC 전송 채널에서 에어 인터페이스를 통해 모든 정보를 전달한다.[4]
  • MAC: RLC 하위 계층에 논리 채널 집합을 제공하며, 이를 물리 계층 전송 채널로 다중화한다.[5]
  • RLC: PDCP의 PDU를 전송한다.[6]
  • PDCP: RRC 계층에서는 암호화 및 무결성 보호를 통해 데이터를 전송하고, IP 계층에서는 ROHC 헤더 압축, 암호화 등을 통해 IP 패킷을 전송한다.[7]
  • RRC: 액세스 계층과 관련된 방송 시스템 정보 및 비 액세스 계층(NAS) 메시지 전송, 페이징, RRC 연결 설정 및 해제, 보안 키 관리, 핸드오버, 시스템 간(RAT 간) 이동성과 관련된 UE 측정, QoS 등을 담당한다.[8]


EUTRAN 프로토콜 스택에 인터페이스하는 계층은 다음과 같다.

  • NAS: UE와 네트워크 측 MME 간의 프로토콜(EUTRAN 외부)로, UE 인증, 보안 제어 등을 수행하고 페이징 메시지의 일부를 생성한다.[9]
  • IP: PDCP는 IP 계층에서 ROHC 헤더 압축과 암호화를 통해 IP 패킷을 전송한다.

5. 1. 물리 계층

MAC 전송 채널에서 에어 인터페이스를 통해 모든 정보를 전달한다. 링크 적응 (ACM), 전력 제어, 셀 검색(초기 동기화 및 핸드오버 목적), RRC 계층에 대한 기타 측정(LTE 시스템 내부 및 시스템 간)을 처리한다.[4]

5. 2. MAC 계층

MAC 하위 계층은 RLC 하위 계층에 논리 채널 집합을 제공하며, 이를 물리 계층 전송 채널로 다중화한다.[5] 또한 HARQ 오류 정정을 관리하고, 동일한 UE에 대한 논리 채널의 우선 순위를 처리하며, UE 간의 동적 스케줄링 등을 처리한다.

5. 3. RLC 계층

RLC 계층은 PDCP의 PDU를 전송한다.[6] 제공되는 신뢰도에 따라 3가지 모드로 작동할 수 있는데, 이 모드에 따라 ARQ 오류 정정, PDU의 분할/연결, 순차적 전달을 위한 재정렬, 중복 감지 등을 제공할 수 있다.[6]

5. 4. PDCP 계층

PDCP는 RRC 계층에서 암호화 및 무결성 보호를 통해 데이터를 전송한다. IP 계층에서는 ROHC 헤더 압축, 암호화 및 RLC 모드에 따라 순차적 전달, 중복 감지, 핸드오버 시 자체 SDU 재전송을 통해 IP 패킷을 전송한다.[7]

5. 5. RRC 계층

RRC는 다음과 같은 기능을 담당한다.[8]

  • 액세스 계층과 관련된 방송 시스템 정보 및 비 액세스 계층(NAS) 메시지 전송
  • 페이징
  • RRC 연결 설정 및 해제
  • 보안 키 관리
  • 핸드오버
  • 시스템 간(RAT 간) 이동성과 관련된 UE 측정
  • QoS

5. 6. NAS 계층

NAS는 UE와 네트워크 측 MME 간의 프로토콜(EUTRAN 외부)이다.[9] 이는 UE 인증, 보안 제어를 수행하고 페이징 메시지의 일부를 생성한다.

5. 7. IP 계층

PDCP는 IP 계층에서 ROHC 헤더 압축과 암호화를 통해 IP 패킷을 전송한다. 또한 RLC 모드에 따라 순차적 전달, 중복 감지, 핸드오버 시 자체 SDU 재전송을 수행한다.[7]

6. 물리 계층 설계

E-UTRA는 주파수 분할 이중화(FDD)와 시분할 이중화(TDD) 모드를 모두 지원한다. FDD는 듀플렉스 주파수 간격으로 분리된 상향 링크(UL) 및 하향 링크(DL) 전송에 페어링된 스펙트럼을 사용하는 반면, TDD는 하나의 주파수 반송파를 기지국에서 단말기로, 그 반대로 전송하기 위한 교대 시간 기간으로 분할한다. 두 모드 모두 LTE 내에서 자체 프레임 구조를 가지며 서로 정렬되어 있어 기지국과 단말기에서 유사한 하드웨어를 사용하여 경제적인 이점을 얻을 수 있다. LTE의 TDD 모드는 TD-SCDMA와도 정렬되어 있어 공존이 가능하다. TDD-LTE 및 FDD-LTE 작동 모드를 모두 지원하는 단일 칩셋을 사용할 수 있다.[10]

6. 1. 다중화 방식

E-UTRA는 단말기 범주에 따라 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나 기술을 사용하며, 더 많은 사용자, 더 높은 데이터 속도, 각 핸드셋에서 더 낮은 처리 전력을 지원하기 위해 다운링크에 빔포밍을 사용할 수도 있다.[10]

업링크에서 LTE는 채널에 따라 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)과 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 (SC-FDMA)라고 하는 OFDM의 프리코딩된 버전을 모두 사용한다. 이는 일반 OFDM의 단점, 즉 매우 높은 피크 대 평균 전력비 (PAPR)를 보완하기 위한 것이다. 높은 PAPR은 선형성에 대한 높은 요구 사항을 가진 더 비싸고 비효율적인 전력 증폭기를 필요로 하며, 이는 단말기의 비용을 증가시키고 배터리를 더 빨리 소모시킨다. 업링크의 경우, 릴리즈 8과 9에서는 다중 사용자 MIMO / 공간 분할 다중 접속(SDMA)이 지원되며, 릴리즈 10에서는 SU-MIMO도 도입되었다.

OFDM 및 SC-FDMA 전송 모드 모두에서 사이클릭 접두사가 전송된 심볼에 추가된다. 셀 크기 및 전파 환경으로 인한 다양한 채널 확산을 지원하기 위해 두 가지 다른 길이의 사이클릭 접두사를 사용할 수 있다. 이들은 4.7μs의 일반 사이클릭 접두사와 16.6μs의 확장된 사이클릭 접두사이다.

시간 및 주파수 도메인에서 LTE ''자원 블록'': 12 부반송파s, 0.5 ms 타임 슬롯(일반 사이클릭 접두사).

6. 2. 빔포밍

E-UTRA는 단말기 범주에 따라 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나 기술을 사용하며, 다운링크에 빔포밍을 사용하여 더 많은 사용자, 더 높은 데이터 속도, 각 핸드셋에서 더 낮은 처리 전력을 지원할 수 있다.[10]

6. 3. 업링크 방식

E-UTRA는 업링크에서 채널에 따라 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)과 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 (SC-FDMA)이라고 하는 OFDM의 프리코딩된 버전을 모두 사용한다.[10] 이는 일반 OFDM의 단점, 즉 매우 높은 피크 대 평균 전력비 (PAPR)를 보완하기 위한 것이다. 높은 PAPR은 선형성에 대한 높은 요구 사항을 가진 더 비싸고 비효율적인 전력 증폭기를 필요로 하며, 이는 단말기의 비용을 증가시키고 배터리를 더 빨리 소모시킨다.[10] 업링크의 경우, 릴리즈 8과 9에서는 다중 사용자 MIMO / 공간 분할 다중 접속(SDMA)이 지원되며, 릴리즈 10에서는 SU-MIMO도 도입되었다.[10]

OFDM 및 SC-FDMA 전송 모드 모두에서 사이클릭 접두사가 전송된 심볼에 추가된다.[10] 셀 크기 및 전파 환경으로 인한 다양한 채널 확산을 지원하기 위해 두 가지 다른 길이의 사이클릭 접두사를 사용할 수 있다.[10] 이들은 4.7μs의 일반 사이클릭 접두사와 16.6μs의 확장된 사이클릭 접두사이다.[10]

6. 4. 사이클릭 접두사

OFDM 및 SC-FDMA 전송 모드에서는 모두 사이클릭 접두사가 전송된 심볼에 추가된다. 셀 크기 및 전파 환경으로 인한 다양한 채널 확산을 지원하기 위해 두 가지 길이의 사이클릭 접두사를 사용할 수 있다. 4.7 μs의 일반 사이클릭 접두사와 16.6 μs의 확장된 사이클릭 접두사가 있다.

6. 5. 이중화 방식

LTE는 주파수 분할 이중화(FDD) 및 시분할 이중화(TDD) 모드를 모두 지원한다. FDD는 듀플렉스 주파수 간격으로 분리된 상향 링크(UL) 및 하향 링크(DL) 전송에 페어링된 스펙트럼을 사용하는 반면, TDD는 하나의 주파수 반송파를 기지국에서 단말기로, 그 반대로 전송하기 위한 교대 시간 기간으로 분할한다. 두 모드 모두 LTE 내에서 자체 프레임 구조를 가지며 서로 정렬되어 있어 규모의 경제를 위해 기지국과 단말기에서 유사한 하드웨어를 사용할 수 있다. LTE의 TDD 모드는 TD-SCDMA와도 정렬되어 있어 공존이 가능하다. TDD-LTE 및 FDD-LTE 작동 모드를 모두 지원하는 단일 칩셋을 사용할 수 있다.[10]

6. 6. 프레임 및 자원 블록

LTE 전송은 시간 영역에서 무선 프레임으로 구성된다. 각 무선 프레임은 10ms 길이를 가지며, 1ms 길이의 서브 프레임 10개로 구성된다. 멀티미디어 방송 멀티캐스트 서비스(MBMS)가 아닌 서브프레임의 경우, 주파수 영역에서 OFDMA 부반송파 간격은 15kHz이다. 0.5ms 타임 슬롯 동안 할당된 부반송파 12개는 자원 블록이라고 한다.[11] LTE 단말은 다운링크 또는 업링크에서 1개의 서브프레임(1ms) 동안 최소 2개의 자원 블록을 할당받을 수 있다.[12]

6. 7. 부호화

터보 부호 및 경합이 없는 순열 다항식(QPP, 이차 순열 다항식) 터보 코드 내부 인터리버를 사용하여 부호화된다.[13]

7. 물리 채널 및 신호

E-UTRAN의 물리 채널 및 신호는 다음과 같다.

'''다운링크 (DL)'''

다운링크에는 여러 물리 채널이 있다.[14]


  • PDCCH (물리 하향 제어 채널): 단말(UE)을 위한 하향 할당 정보, 상향 할당 부여 등을 포함한다.
  • PCFICH (물리 제어 형식 지시자 채널): CFI (제어 형식 지시자)를 신호한다.
  • PHICH (물리 하이브리드 ARQ 지시자 채널): 상향 전송에서 승인(ACK)을 전달한다.
  • PDSCH (물리 하향 공유 채널): L1 전송 데이터 전송에 사용된다. QPSK, 16QAM, 64QAM 변조 형식을 지원한다.
  • PMCH (물리 멀티캐스트 채널): 단일 주파수 네트워크(SFN)를 사용한 방송 전송에 사용된다.
  • PBCH (물리 방송 채널): 셀 내의 기본 시스템 정보를 방송한다.


다운링크 신호는 다음과 같다.

  • 동기 신호 (PSS 및 SSS): UE가 LTE 셀을 찾고 초기 동기화를 수행한다.
  • 참조 신호 (셀 특정, MBSFN, UE 특정): UE가 DL 채널을 추정한다.
  • 위치 참조 신호 (PRS): 릴리스 9에 추가되었으며, UE가 OTDOA 위치 확인(삼변측량법)에 사용한다.


'''업링크 (UL)'''

업링크에는 세 가지 물리 채널이 있다.

  • PRACH (물리 임의 접속 채널): 초기 접속이나 사용자 장비(UE)가 업링크 동기화를 잃었을 때 사용된다.[15]
  • PUSCH (물리 업링크 공유 채널): L1 UL 전송 데이터를 제어 정보와 함께 전송한다. QPSK, 16QAM 변조 형식을 지원하며, 사용자 장비 범주에 따라 64QAM도 지원한다. SC-FDMA를 사용한다.
  • PUCCH (물리 업링크 제어 채널): 제어 정보를 전송한다. 업링크 제어 정보는 DL 승인과 CQI 관련 보고로 구성된다.


업링크 신호는 다음과 같다.

  • 참조 신호 (RS): eNodeB가 단말 업링크 전송을 디코딩하기 위해 업링크 채널을 추정한다.
  • 사운딩 참조 신호 (SRS): eNodeB가 각 사용자에 대한 업링크 채널 상태를 추정하여 최상의 업링크 스케줄링을 결정한다.

7. 1. 다운링크 (DL)

다운링크에는 여러 물리 채널이 있다.[14]

  • 물리 하향 제어 채널(PDCCH): 단말/UE를 위한 하향 할당 정보, 상향 할당 부여 등을 포함한다.
  • 물리 제어 형식 지시자 채널(PCFICH): CFI(제어 형식 지시자)를 신호하는 데 사용된다.
  • 물리 하이브리드 ARQ 지시자 채널(PHICH): 상향 전송에서 승인을 전달하는 데 사용된다.
  • 물리 하향 공유 채널(PDSCH): L1 전송 데이터 전송에 사용된다. PDSCH에서 지원되는 변조 형식은 QPSK, 16QAM 및 64QAM이다.
  • 물리 멀티캐스트 채널(PMCH): 단일 주파수 네트워크를 사용하여 방송 전송에 사용된다.
  • 물리 방송 채널(PBCH): 셀 내의 기본 시스템 정보를 방송하는 데 사용된다.


다음은 다운링크에 사용되는 신호들이다.

  • 동기 신호(PSS 및 SSS): UE가 LTE 셀을 발견하고 초기 동기화를 수행하기 위한 것이다.
  • 참조 신호(셀 특정, MBSFN 및 UE 특정): UE가 DL 채널을 추정하는 데 사용된다.
  • 위치 참조 신호(PRS): 릴리스 9에 추가되었으며, UE가 OTDOA 위치 확인(삼변측량법)에 사용하도록 되어 있다.

7. 2. 업링크 (UL)

업링크에는 세 가지 물리 채널이 있다.

  • 물리 임의 접속 채널(PRACH): 초기 접속에 사용되거나 사용자 장비(UE)가 업링크 동기화를 잃었을 때 사용된다.[15]
  • 물리 업링크 공유 채널(PUSCH): L1 UL 전송 데이터를 제어 정보와 함께 전송한다. PUSCH에서 지원되는 변조 형식은 QPSK, 16QAM이며, 사용자 장비 범주에 따라 64QAM도 지원한다. PUSCH는 더 넓은 대역폭으로 인해 SC-FDMA를 사용하는 유일한 채널이다.
  • 물리 업링크 제어 채널(PUCCH): 제어 정보를 전송한다. 업링크 제어 정보는 DL 승인과 CQI 관련 보고로만 구성된다. 모든 UL 코딩 및 할당 매개변수는 네트워크 측에서 알고 있으며 PDCCH에서 UE로 신호를 보낸다.


그리고 다음 신호가 있다.

  • 참조 신호(RS): eNodeB가 단말 업링크 전송을 디코딩하기 위해 업링크 채널을 추정하는 데 사용된다.
  • 사운딩 참조 신호(SRS): eNodeB가 각 사용자에 대한 업링크 채널 상태를 추정하여 최상의 업링크 스케줄링을 결정하는 데 사용된다.

8. 사용자 장비 (UE) 범주

3GPP 릴리스 8은 최대 피크 데이터 속도 및 MIMO 기능 지원에 따라 5개의 LTE 사용자 장비(UE) 범주를 정의한다.[2] LTE Advanced로 언급되는 3GPP 릴리스 10에서 3개의 새로운 범주가 도입되었다. 이후 릴리스 11에서 4개, 릴리스 14에서 2개, 릴리스 15에서 5개가 더 추가되었다.[2]

표시된 최대 데이터 속도는 20MHz 채널 대역폭에 대한 것이다. 범주 6 이상은 여러 20MHz 채널을 결합하여 얻은 데이터 속도를 포함한다. 더 적은 대역폭을 사용하면 최대 데이터 속도가 낮아진다.

제시된 데이터 속도는 서로 다른 프로토콜 계층 오버헤드를 포함하지 않는 L1 전송 데이터 속도이다. 실제 데이터 속도는 셀 대역폭, 셀 부하(동시 사용자 수), 네트워크 구성, 사용된 사용자 장비의 성능, 전파 조건 등에 따라 달라진다.

범주 8로 지정된 / 데이터 속도는 기지국 섹터의 최대 집계 데이터 속도에 가깝다. 단일 사용자에 대한 더 현실적인 최대 데이터 속도는 (다운링크) 및 (업링크)이다.[16] 노키아 지멘스 네트웍스는 100MHz의 집계된 스펙트럼을 사용하여 의 다운링크 속도를 시연했다.[17]

사용자
장비
범주		최대 L1
데이터 속도
다운링크
(Mbit/s영어)		최대 DL MIMO
레이어 수		최대 L1
데이터 속도
업링크
(Mbit/s영어)		3GPP 릴리스
NB10.6811릴 13
M1111
0111릴 12
110.315.2릴 8
251225.5
3102251
4150.8251
5299.6475.4
6301.52 또는 451릴 10
7301.52 또는 4102
82998.681497.8
9452.22 또는 451릴 11
10452.22 또는 4102
116032 또는 451
126032 또는 4102
13391.72 또는 4150.8릴 12
14391789585
157502 또는 4226
169792 또는 4105
172506582119릴 13
1811742 또는 4 또는 8211
1915662 또는 4 또는 813563
2020002 또는 4 또는 8315릴 14
2114002 또는 4300
2223502 또는 4 또는 8422릴 15
2327002 또는 4 또는 8528
2430002 또는 4 또는 8633
2532002 또는 4 또는 8739
2635002 또는 4 또는 8844


9. EUTRAN 릴리스

3GPP 표준의 나머지 부분과 마찬가지로 E-UTRA는 릴리즈별로 구성된다.


  • 릴리즈 8은 2008년에 확정되었으며 최초의 LTE 표준을 규정했다.
  • 릴리즈 9는 2009년에 확정되었으며, 듀얼 레이어(MIMO) 빔 형성 전송 또는 위치 정보 지원과 같은 물리 계층에 몇 가지 추가 사항이 포함되었다.
  • 릴리즈 10은 2011년에 확정되었으며, 캐리어 집성, 업링크 SU-MIMO 또는 중계기와 같은 여러 LTE Advanced 기능을 표준에 도입하여 L1 피크 데이터 속도를 상당히 증가시키는 것을 목표로 한다.


지금까지 모든 LTE 릴리즈는 하위 호환성을 염두에 두고 설계되었다. 즉, 릴리즈 8을 준수하는 단말기는 릴리즈 10 네트워크에서 작동하며, 릴리즈 10 단말기는 추가 기능을 사용할 수 있다.

10. 주파수 대역 및 채널 대역폭

E-UTRA는 다양한 주파수 대역에서 작동하도록 설계되었으며, 각 대역은 특정 채널 대역폭을 사용한다. 자세한 내용은 LTE 주파수 대역 문서를 참조하면 된다.

11. 지역별 구축 현황

E-UTRA의 지역별 구축 현황은 해당 문서 참고.

12. 기술 시연


  • 2007년 9월, NTT 도코모는 테스트 과정에서 100mW 미만의 전력 소비로 200Mbit/s의 E-UTRA 데이터 속도를 시연했다.[18]
  • 2008년 4월, LG와 노텔은 시속 110km/h로 이동하면서 50Mbit/s의 E-UTRA 데이터 속도를 시연했다.[19]

참조

[1] 문서 3GPP UMTS Long Term Evolution page http://www.3gpp.org/[...]
[2] 문서 3GPP TS 36.306 E-UTRA User Equipment radio access capabilities http://ftp.3gpp.org/[...]
[3] 문서 3GPP TS 36.300 E-UTRA Overall description http://ftp.3gpp.org/[...]
[4] 문서 3GPP TS 36.201 E-UTRA: LTE physical layer; General description http://ftp.3gpp.org/[...]
[5] 문서 3GPP TS 36.321 E-UTRA: Access Control (MAC) protocol specification http://ftp.3gpp.org/[...]
[6] 문서 3GPP TS 36.322 E-UTRA: Radio Link Control (RLC) protocol specification http://ftp.3gpp.org/[...]
[7] 문서 3GPP TS 36.323 E-UTRA: Packet Data Convergence Protocol (PDCP) specification http://ftp.3gpp.org/[...]
[8] 문서 3GPP TS 36.331 E-UTRA: Radio Resource Control (RRC) protocol specification http://ftp.3gpp.org/[...]
[9] 문서 3GPP TS 24.301 Non-Access-Stratum (NAS) protocol for Evolved Packet System (EPS); Stage 3 http://ftp.3gpp.org/[...]
[10] 웹사이트 3GPP LTE: Introducing Single-Carrier FDMA http://literature.cd[...] 2018-09-20
[11] 문서 TS 36.211 rel.11, LTE, Evolved Universal Terrestrial Radio Access, Physical channels and modulation - chapters 5.2.3 and 6.2.3: Resource blocks http://www.etsi.org/[...] etsi.org 2014-01
[12] 문서 LTE Frame Structure and Resource Block Architecture http://www.teletopix[...] Teletopix.org 2014-08
[13] 문서 3GPP TS 36.212 E-UTRA Multiplexing and channel coding http://ftp.3gpp.org/[...]
[14] 문서 3GPP TS 36.211 E-UTRA Physical channels and modulation http://ftp.3gpp.org/[...]
[15] 웹사이트 Nomor Research Newsletter: LTE Random Access Channel https://web.archive.[...] 2010-07-20
[16] 웹사이트 3GPP LTE / LTE-A Standardization: Status and Overview of Technologie, slide 16 https://web.archive.[...] 2011-08-15
[17] 웹사이트 4G speed record smashed with 1.4 Gigabits-per-second mobile call #MWC12 {{!}} Nokia http://www.nokia.com[...] 2017-06-20
[18] 문서 NTT DoCoMo develops low power chip for 3G LTE handsets http://www.electroni[...]
[19] 웹사이트 Nortel and LG Electronics Demo LTE at CTIA and with High Vehicle Speeds https://web.archive.[...] 2008-05-23
[20] 뉴스 Skyworks Rolls Out Front-End Module for 3.9G Wireless Applications. (Skyworks Solutions Inc.) http://www.accessmyl[...] 2008-02-14
[21] 뉴스 Wireless News Briefs - February 15, 2008 http://www.wirelessw[...] 2008-02-15
[22] 뉴스 Skyworks Introduces Industry's First Front-End Module for 3.9G Wireless Applications http://www.accessmyl[...] Free with registration 2008-02-11
[23] 문서 3GPP UMTS Long Term Evolution page http://www.3gpp.org/[...]


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