1. LTE-Advanced Relay Technology Se

1. LTE-Advanced Relay Technology Self-backhauling Special Articles on LTE-Advanced Technology —Ongoing Evolution of LTE toward IMT-Advanced— Relay Technology in LTE-AdvancedNTT DOCOMO Technical Journal †1 The standardization of LTE-Advanced is now underway with Radio Access Network Development Department Mikio Iwamura †0 the goal of achieving a next-generation high-speed and high- Hideaki Takahashi †0 capacity mobile communications system. For LTE-Advanced, Satoshi Nagata studies are being made on relay technology for achieving self-backhauling of the radio signal between the base station and mobile station on the layer 3 level. This technology aims to improve the received signal to inter-cell interference plus noise power ratio and enhance throughput. In this way, radio waves can be propagated more efficiently, coverage extended and throughput improved at cell edge. nology for relaying radio transmissions 1. Introduction between a base station and mobile sta- 2. Overview of Radio Standardization activities are under- tion. Relays are expected to extend cov- Relay Technology way at the 3GPP, an international stan- erage in an efficient manner in various 2.1 Types of Radio Relay dardization organization, on LTE- types of locations such as places where Technologies *1 Advanced with the aim of achieving fixed-line backhaul links are difficult Radio-relay stations for relaying high-speed, high-capacity communica- to deploy. radio signals come in various types tions beyond LTE, the standard for In this article, we describe deploy- according to the relay technology Third-Generation (3G) mobile commu- ment scenarios applicable to relay tech- adopted. Three types of radio relay nications systems. In LTE-Advanced, nology and the radio access technology, technologies and their respective an important issue in addition to achiev- radio control technology, and architec- advantages and disadvantages are ing high-speed, high-capacity commu- ture for achieving the relay technology shown in Figure 1. A layer 1 relay nications is greater throughput for cell- now being standardized in 3GPP. consists of relay technology called a *2 edge users, and one means now being booster or repeater . This is an Ampli- studied to accomplish this is relay tech- fier and Forward (AF) type of relay †1 Currently Strategic Marketing Department *1 Fixed-line backhaul link: Communication *2 Repeater: Physical layer relay equipment that †2 Currently Corporate Strategy & Planning circuit for fixed-line interconnecting of equip- amplifies downlink signals received from a Department ment making up the mobile communications base station for transmission to a mobile sta- system such as switching stations and radio tion. base stations. NTT DOCOMO Technical Journal Vol. 12 No. 2 29
2. Relay Technology in LTE-Advanced Radio relay Advantages/Disadvantages Overview technology ・Simple and inexpensive functions ・Minimal impact on standard Repeater Plus specifications (specifications on Downlink transmitted repeater performance already Downlink received RF signal defined in LTE Rel. 8) RF signal Layer 1 relay Base station Mobile ・Noise is amplified Power Minus simultaneously with desired station amplification signals Plus ・Elimination of noiseNTT DOCOMO Technical Journal Layer 2 relay station ・Processing delay due to modulation/demodulation and Layer 2 relay encoding/decoding Minus ・Radio control functions must be Base station Mobile added between base station and Demodulation/ Encoding/ Power station relay station Decoding Modulation amplification Layer 3 relay station ・Elimination of noise Plus ・Small impact on standard specifications Base station Mobile Layer 3 relay User-data User-data station ・Processing delay due to regeneration transmission modulation/demodulation and processing processing encoding/decoding Minus ・Layer 3 processing delay (user- Demodulation/ Encoding/ Power data regeneration processing, Decoding Modulation amplification etc.) Same functions as base station Figure 1 Features of various radio relay technologies technology by which Radio Frequency widespread use in 2G and 3G mobile deteriorating the received Signal to (RF) signals received on the downlink communication systems. It is being Interference plus Noise power Ratio from the base station are amplified and deployed with the aim of improving (SINR) and reducing the throughput- transmitted to the mobile station. In a coverage in mountainous regions, enhancement gain. similar manner, RF signals received on sparsely populated areas and urban The layer 2 relay, meanwhile, is a the uplink from the mobile station are areas as well as in indoor environments. Decode and Forward (DF) type of relay amplified and transmitted to the base The RF performance specifications for technology by which RF signals station. The equipment functions of a repeaters have already been specified in received on the downlink from the base layer 1 relay are relatively simple, LTE, and deployment of these repeaters station are demodulated and decoded which makes for low-cost implementa- for the same purpose is expected. The and then encoded and modulated again tion and short processing delays associ- layer 1 relay, however, amplifies inter- before being sent on to the mobile sta- ated with relaying. With these features, cell interference and noise together with tion. This demodulation and decoding the layer 1 relay has already found desired signal components thereby processing performed at the radio relay 30 NTT DOCOMO Technical Journal Vol. 12 No. 2
3. station overcomes the drawback in 2.2 Layer 3 Relay Technology encoding/decoding processing. layer 1 relays of deteriorated received The layer 3 relay also performs In 3GPP, it has been agreed to stan- SINR caused by amplification of inter- demodulation and decoding of RF sig- dardize specifications for layer 3 relay cell interference and noise. A better nals received on the downlink from the technology in LTE Rel. 10 because of throughput-enhancement effect can base station, but then goes on to per- the above features of improved received therefore be expected compared with form processing (such as ciphering and SINR due to noise elimination, ease of the layer 1 relay. At the same time, the user-data concatenation/segmenta- coordinating standard specifications, layer 2 relay causes a delay associated tion/reassembly) for retransmitting user and ease of implementing the technolo- with modulation/demodulation and data on a radio interface and finally per- gy. Standardization of this technologyNTT DOCOMO Technical Journal encoding/decoding processing. In this forms encoding/modulation and trans- is now moving forward. type of relay, moreover, radio functions mission to the mobile station. Similar to Layer 3 radio relay technology is other than modulation/demodulation the layer 2 relay, the layer 3 relay can shown in Figure 2. In addition to per- and encoding/decoding (such as mobili- improve throughput by eliminating forming user-data regeneration process- *3 ty control , retransmission control by inter-cell interference and noise, and ing and modulation/demodulation and Automatic Repeat request (ARQ), additionally, by incorporating the same encoding/ decoding processing as and user-data concatenation/seg- functions as a base station, it can have described above, the layer 3 relay sta- mentation/reassembly) are performed small impact on the standard specifica- tion also features a unique Physical Cell between the base station and mobile sta- tions for radio relay technology and on ID (PCI) on the physical layer different tion transparently with respect to the implementation. Its drawback, howev- than that of the base station. In this radio relay, which means that new er, is the delay caused by user-data pro- way, a mobile station can recognize that radio-control functions for supporting cessing in addition to the delay caused a cell provided by a relay station differs this relay technology are needed. by modulation/demodulation and from a cell provided by a base station. Mobile station PCI ＝ X Scheduling TDM PCI ＝ Y Mobile station Switching Base station station (MME/S-GW) Relay station Radio access link (Uu) Wireless backhaul link (Un) Figure 2 Overview of layer 3 relay technology *3 Mobility control: A control function that enables the continuous provision of incoming and outgoing communications for moving ter- minals. NTT DOCOMO Technical Journal Vol. 12 No. 2 31
4. Relay Technology in LTE-Advanced In addition, as physical layer control Extending the coverage area to moun- relay technology can also be effective signals such as Channel Quality Indica- tainous and sparsely populated regions for urban scenarios. Finally, the group *4 *5 tor (CQI) and Hybrid ARQ (HARQ) (rural area and wireless backhaul sce- mobility scenario in which relay sta- can terminate at a relay station, a relay narios) is an important scenario to oper- tions are installed on vehicles like trains station is recognized as a base station ators. It is expected that relay technolo- and buses to reduce the volume of con- from the viewpoint of a mobile station. gy can be used to economically extend trol signals from moving mobile sta- It is therefore possible for a mobile sta- coverage to such areas as opposed to tions is also being proposed. tion having only LTE functions (for deploying fixed-line backhaul links. In 3GPP, it has been agreed to stan- example, a mobile station conforming Relay technology should also be effec- dardize the relay technology deployedNTT DOCOMO Technical Journal to LTE Rel. 8 specifications) to connect tive for providing temporary coverage for coverage extension in LTE Rel. 10. to a relay station. Here, the wireless when earthquakes or other disasters These specifications will, in particular, backhaul link (Un) between the base strike or when major events are being support one-hop relay technology in station and relay station and the radio held (emergenc

Kết quả (Việt) 1:

1. nâng cao LTE Relay công nghệ tự-backhauling đặc biệt bài viết về công nghệ LTE-Advanced — liên tục tiến triển LTE về hướng IMT-nâng cao-công nghệ chuyển tiếp trong tạp chí kỹ thuật DOCOMO LTE-AdvancedNTT †1 các tiêu chuẩn của LTE tiên tiến là bây giờ tiến hành với đài phát thanh truy cập mạng phát triển vùng Mikio Iwamura: †0 mục đích của việc đạt được một thế hệ mới tốc độ cao và thấp-Hideaki Takahashi †0 năng lực thông tin liên lạc điện thoại di động hệ thống. Cho LTE-nâng cao, Satoshi Nagata nghiên cứu đang thực hiện trên công nghệ chuyển tiếp để đạt được tự-backhauling của tín hiệu vô tuyến giữa các cơ sở và ga điện thoại di động trên lớp 3 cấp. Công nghệ này nhằm mục đích cải thiện tín hiệu nhận được để tế bào liên can thiệp cộng với tỉ lệ nhiễu điện và nâng cao thông qua. Bằng cách này, các đài phát thanh sóng có thể được phổ biến hiệu quả hơn, mở rộng phạm vi bảo hiểm và thông qua cải thiện di động cạnh. nology về chuyển tiếp truyền radio 1. Giới thiệu giữa một trạm và sta-2 điện thoại di động. Tổng quan về Radio tiêu chuẩn hoạt động là dưới tion. Rơ le dự kiến sẽ mở rộng cov - công nghệ chuyển tiếp cách tại 3GPP, một stan-erage quốc tế một cách hiệu quả trong các 2.1 loại chuyển tiếp Radio dardization tổ chức, LTE loại địa điểm như địa điểm nơi công nghệ * 1 nâng cao với mục đích của việc đạt được liên kết cố định backhaul là nhà ga Radio-chuyển tiếp khó khăn cho tiếp nhận tốc độ cao, cao năng lực communica-để triển khai. tín hiệu vô tuyến đến trong nhiều loại tions ngoài LTE, các tiêu chuẩn cho trong bài viết này, chúng tôi mô tả triển khai - theo công nghệ chuyển tiếp thế hệ thứ ba kịch bản điện thoại di động commu-ment (3 G) áp dụng cho công nghệ chuyển tiếp-thông qua. Ba loại của đài phát thanh chuyển tiếp hệ thống nications. LTE tiên tiến, nology và các đài phát thanh quyền truy cập công nghệ, công nghệ và của họ tương ứng một vấn đề quan trọng ngoài achiev-đài phát thanh điều khiển công nghệ, và architec-những ưu điểm và nhược điểm là ing tốc độ cao, cao năng lực commu-ture để đạt được công nghệ chuyển tiếp Hiển thị trong hình 1. Một lớp chuyển tiếp 1 nications là các băng thông lớn hơn cho di động-bây giờ tiêu chuẩn hóa trong 3GPP. bao gồm công nghệ chuyển tiếp được gọi là một * 2 cạnh người dùng, và một phương tiện hiện nay đang là tăng cường hoặc lặp lại. Đây là một Ampli-nghiên cứu để thực hiện việc này là chuyển tiếp công nghệ-fier và chuyển tiếp (AF) loại chuyển tiếp †1 hiện nay có chiến lược bộ phận tiếp thị * 1 cố định-dòng backhaul liên kết: truyền thông * lặp lại 2: vật lý lớp thiết bị chuyển tiếp đó †2 mạch hiện nay công ty chiến lược và kế hoạch cho cố định kết nối của equip - khuếch đại tải tín hiệu nhận được từ một vùng ment chiếm các cơ sở truyền thông di động trạm truyền một sta hệ thống điện thoại di động chẳng hạn như chuyển trạm và đài phát thanh tion. trạm cơ sở. NTT DOCOMO tạp chí kỹ thuật số 12 số 2 292. chức năng công nghệ chuyển tiếp trong đài phát thanh LTE-Advanced chuyển tiếp tổng quan về ưu điểm/nhược điểm công nghệ ・Simple và không tốn kém ・Minimal tác động về tiêu chuẩn Repeater cộng với thông số kỹ thuật (chi tiết kỹ thuật về hiệu suất lặp lại tải truyền tải nhận được tín hiệu RF được định nghĩa trong LTE T.đối 8) tín hiệu RF lớp 1 relay trạm điện thoại di động ・Noise là khuếch đại điện trừ đồng thời với các kênh bạn muốn khuếch đại tín hiệu cộng với ・Elimination của noiseNTT DOCOMO kỹ thuật tạp chí Layer 2 chuyển tiếp station ・Processing sự chậm trễ do điều chế/Defined và Layer 2 chuyển tiếp mã hóa/giải mã Trừ ・Radio kiểm soát chức năng phải là trạm điện thoại di động gửi giữa trạm và Defined / mã hóa / điện ga relay trạm điều chế giải mã khuếch đại Layer 3 relay station ・Elimination tiếng ồn Plus ・Small tác động trên trạm phát đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn điện thoại di động lớp 3 chuyển tiếp dữ liệu người dùng dữ liệu người dùng ga ・Processing chậm trễ do tái sinh truyền điều chế/Defined và chế biến xử lý mã hóa/giải mã trừ ・Layer 3 xử lý chậm trễ (user-Defined / mã hóa / năng lượng và xử lý dữ liệu tái sinhGiải mã điều chế khuếch đại vv.) Chức năng tương tự như cơ sở trạm con số 1 tính năng của công nghệ công nghệ vô tuyến chuyển tiếp khác nhau bởi tần số vô tuyến phổ biến rộng rãi sử dụng trong 2G và 3G điện thoại di động xấu đi tín hiệu nhận được tín hiệu (RF) nhận được trên hệ thống truyền tải. Nó là sự can thiệp cộng với tiếng ồn sức mạnh tỷ lệ từ các trạm cơ sở được khuếch đại và triển khai với mục đích cải thiện (SINR) và giảm băng thông-chuyển đến nhà ga điện thoại di động. Trong một phạm vi bảo hiểm trong khu vực miền núi, nâng cao đạt được. tương tự như cách, RF tín hiệu nhận được vào các khu vực dân cư thưa thớt và đô thị tiếp sức lớp 2, trong khi đó, là một tải lên từ nhà ga điện thoại di động là khu vực cũng như trong môi trường trong nhà. Giải mã và chuyển tiếp (DF) loại chuyển tiếp khuếch đại và chuyển đến thông số kỹ thuật hiệu suất The RF cơ sở cho công nghệ mà RF tín hiệu trạm. Thiết bị chức năng của một lặp đã đã được xác định trong nhận được trên tải từ cơ sở lớp 1 relay là tương đối đơn giản, LTE, và triển khai của trạm lặp được demodulated và giải mã mà làm cho chi phí thấp implementa - cho cùng một mục đích dự kiến. Các và sau đó mã hóa và cả một lần nữa tion và chuyển tiếp associ lớp 1 sự chậm trễ ngắn xử lý, Tuy nhiên, khuếch đại cực mạnh inter - trước khi được cử đi tới sta-ated điện thoại di động với chuyển tiếp. Với các tính năng, sự can thiệp của tế bào và tiếng ồn cùng với tion. Này Defined và giải mã chuyển tiếp lớp 1 đã tìm thấy mong muốn chuyển tiếp tín hiệu thành phần chế biến do đó biểu diễn tại các đài phát thanh 30 NTT DOCOMO kỹ thuật tạp chí Vol. 12 số 23. trạm khắc phục nhược điểm trong 2.2 lớp 3 chuyển tiếp công nghệ mã hóa/giải mã xử lý. Rơ le lớp 1 xấu đi nhận được tiếp sức lớp 3 cũng thực hiện trong 3GPP, nó đã được đồng ý để stan-SINR do khuếch đại của inter-Defined và giải mã của RF sig-dardize thông số kỹ thuật cho lớp 3 chuyển tiếp tế bào can thiệp và tiếng ồn. Một nals tốt hơn nhận được trên downlink từ công nghệ trong LTE T.đối 10 vì có hiệu lực thông qua nâng cao có thể căn cứ station, nhưng sau đó đi vào để cho - các tính năng trên của cải thiện nhận được do đó được dự kiến sẽ so sánh với hình thức xử lý (ví dụ như ciphering và SINR do loại bỏ tiếng ồn, dễ dàng chuyển tiếp lớp 1. Đồng thời, dữ liệu người dùng nối/segmenta-phối hợp chuẩn, layer 2 chuyển tiếp gây ra một sự chậm trễ kết hợp tion/reassembly) cho retransmitting người sử dụng và dễ dàng thực hiện các technolo-với điều chế/Defined và dữ liệu trên một đài phát thanh giao diện và cuối cùng một gy. Tiêu chuẩn xử lý mã hóa/giải mã này technologyNTT DOCOMO tạp chí kỹ thuật. Trong hình thức mã hóa/điều chế và trans - bây giờ di chuyển về phía trước. loại chuyển tiếp, hơn nữa, Đài phát thanh chức năng nhiệm vụ cho các trạm điện thoại di động. Tương tự như lớp 3 công nghệ vô tuyến chuyển tiếp là khác hơn so với điều chế/Defined layer 2 chuyển tiếp, chuyển tiếp lớp 3 có thể hiển thị trong hình 2. Ngoài việc một- và mã hóa/giải mã (chẳng hạn như mobili - cải thiện thông qua bằng cách loại bỏ hình thành các dữ liệu người dùng tái tạo quá trình - * 3 ty kiểm soát, retransmission kiểm soát bởi các tế bào liên can thiệp và tiếng ồn, và ing và điều chế/Defined và tự động lặp lại yêu cầu (ARQ), ngoài ra, bằng cách kết hợp cùng một mã hóa / giải mã các chế biến như và dữ liệu người dùng nối/seg-chức năng như một trạm cơ sở, nó có thể đã mô tả ở trênCác lớp 3 tiếp sức sta-dùng/reassembly) được thực hiện các tác động nhỏ vào tiêu chuẩn specifica-tion cũng có một di động vật lý duy nhất giữa các trạm và di động sta-tions cho công nghệ vô tuyến chuyển tiếp và trên ID (PCI) trên tầng vật lý khác nhau tion minh bạch đối với việc thực hiện. Hạn chế, howev-so với các trạm cơ sở. Đài phát thanh này chuyển tiếp, có nghĩa là mới er, là sự chậm trễ gây ra bởi các dữ liệu người dùng chuyên nghiệp-cách, một trạm điện thoại di động có thể nhận ra rằng đài phát thanh-kiểm soát chức năng để hỗ trợ cessing ngoài sự chậm trễ gây ra một tế bào được cung cấp bởi một trạm chuyển tiếp khác với công nghệ chuyển tiếp này là cần thiết. bởi điều chế/Defined và từ một tế bào được cung cấp bởi một trạm cơ sở. Điện thoại di động station PCI ＝ X lập kế hoạch TDM PCI ＝ Y trạm điện thoại di động chuyển đổi cơ sở ga ga (MME/S-GW) Relay trạm Radio truy cập liên kết (Uu) Wireless backhaul liên kết (Un) hình 2 tổng quan về công nghệ chuyển tiếp lớp 3 * 3 di động kiểm soát: một chức năng kiểm soát cho phép việc cung cấp liên tục của thông tin liên lạc đến và đi cho di chuyển ter-minals. NTT DOCOMO tạp chí kỹ thuật số 12 số 2 314. chuyển tiếp công nghệ LTE-Advanced trong ngoài ra, như điều khiển tầng vật lý mở rộng vùng phủ sóng để công nghệ năng chuyển tiếp cũng có thể hiệu quả tín hiệu chẳng hạn như kênh chất lượng Indica - tainous và dân cư thưa thớt vùng cho đô thị kịch bản. Cuối cùng, đội * 4 * 5 tor (CQI) và Hybrid ARQ (HARQ) (khu vực nông thôn và không dây backhaul sce-di động kịch bản trong đó chuyển tiếp sta - có thể chấm dứt tại ga chuyển tiếp, chuyển tiếp narios) là một kịch bản quan trọng để nhận-tions được cài đặt trên xe như xe lửa trạm được công nhận là một trạm ators. Hy vọng đó chuyển tiếp technolo - và xe buýt để giảm âm lượng của con-từ quan điểm của một trạm điện thoại di động. Gy có thể được sử dụng để mở rộng kinh tế trol tín hiệu từ di chuyển điện thoại di động sta-đó là do đó có thể cho một điện thoại di động phủ sóng sta để các lĩnh vực như trái ngược với tions cũng được đề xuất. tion có chỉ LTE chức năng (cho triển khai liên kết cố định backhaul. Ở 3GPP, nó đã được đồng ý stan-ví dụ, một trạm điện thoại di động phù hợp với công nghệ chuyển tiếp cũng phải là effec-dardize chuyển tiếp công nghệ deployedNTT DOCOMO tạp chí kỹ thuật chi tiết kỹ thuật LTE T.đối 8) để kết nối hoạt động cùng cung cấp phạm vi bảo hiểm tạm thời cho phần mở rộng phạm vi bảo hiểm trong LTE T.đối 10. một kênh relay. Ở đây, không dây khi trận động đất hoặc tai khác các thông số kỹ thuật sẽ, đặc biệt, backhaul liên kết (Liên Hiệp Quốc) giữa các cuộc đình công cơ sở hoặc khi các sự kiện lớn đang là hỗ trợ công nghệ chuyển tiếp một-hop tại ga và relay trạm và các đài phát thanh đã tổ chức (emergenc