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Contents( l D' a/ ?# z3 H4 H: ^' z
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
' r2 { p5 `1 ]/ J. e2 g( H1.1 LTE-A Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1$ B% B+ P1 s0 X) K! h% r
1.2 LTE-A Relay Standardization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
+ F+ M+ ]% Y, V L& i( e) f1.3 IEEE Relay Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. n# ?+ Q+ } C$ j
1.4 Book Objectives and Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
: z" J9 ?5 N+ I/ ?References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7: {2 a, G# z5 h3 m/ D( H" _
0 V4 l ~7 r" M% ~2 ]$ N0 D' I2 LTE-A Relay Scenarios and Evaluation Methodology . . . . . . . . . . 9
% K* [* b% g8 K! x. A+ A2.1 Relay Scenarios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
, y. R# G+ A( w6 }7 m) \) c5 p2.1.1 Rural Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9: _ H- E% n% w
2.1.2 Urban Hot Spot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
; `% Q }" I, [3 h2 ]% a/ g: z2.1.3 Dead Spot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 L! O- J5 A7 _2 @8 _& b
2.1.4 Indoor Hot Spot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 R, ?2 }* k1 m- j) e r. y8 u# c
2.1.5 Group Mobility. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
% m1 q4 e) c( v7 ?2.1.6 Emergency or Temporary Network Deployment . . . . . . . 17- [; K8 J) c6 k/ l$ z
2.1.7 Wireless Backhaul Only. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
6 T/ m) O" z! G$ d2.2 Channel Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 q# `% z6 E0 s) u- D f
2.2.1 Large Scale Fading Modeling" Y# s4 t# B6 s! Y; y. }
for RN–UE Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
+ [1 w4 d, c8 N5 \% r N2.2.2 LOS Probability of RN–UE Connection. . . . . . . . . . . . . 22
/ r8 D% l' K- N; a2.2.3 Large Scale Fading Modeling
2 E* S$ N9 V4 Kfor eNB–RN Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
$ P3 G9 D6 E# V& V" P+ T2.2.4 LOS Probability eNB–RN Connection . . . . . . . . . . . . . . 261 Z1 ^8 L; b2 \( q( B
2.3 Impacts of Relay Site Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 X) o. \) \+ a$ h) i* U
2.3.1 Less Attenuation from Donor eNB . . . . . . . . . . . . . . . . 28
" ]3 m8 ?' N7 x9 c D4 D/ W5 K) I2.3.2 Improvement of LOS Probability in Donor
1 O% B9 P8 @8 n' I# weNB–RN Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31$ {, M; l+ O* m( A3 A% ^; Y, x
2.4 Large Scale Fading Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3 L8 |9 ^2 B% n# S+ Y% _& m9 V2.5 Small Scale Fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33, p4 }9 B' J4 `3 J/ k: c: c6 I. m
2.6 Other Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38+ l0 }. ^ o+ ]. W( n( p
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
( y- }3 Q. R2 m i
$ u: \" `( k. S! n ]7 O7 I* t3 LTE-A Relay Study and Related Technologies . . . . . . . . . . . . . . . 39
3 l& h3 Q+ X$ [9 ^6 ^! N3.1 Relay Categorization Based on Protocol Architecture . . . . . . . . 39
1 ^! d* T1 R4 S. U! R- `3.1.1 L1 Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
. O: O: q2 T8 c- s3.1.2 L2 Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
) e; h% \" p& y: a' U2 o3 n4 L! s3.1.3 L3 Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41" j! ~5 n# L7 k5 p3 t
3.2 Operating Band . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5 r9 E* U2 o2 e3.2.1 Brief Description of LTE-A Carrier Aggregation . . . . . . 44. L5 [1 u7 h: K# W. x( @
3.2.2 Relay with Carrier Aggregation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
7 d* {* u" f* [3 ~3 h& s! t D) [3.3 Number of Hops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
! i7 I. C' o; b6 I3.4 Type 1 Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53. d/ s& ^6 S7 k ^. [5 U# M3 U. M
3.4.1 Definition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1 C) m+ t1 M1 h) D3.4.2 Technology Aspects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2 C: Q, E! O% L9 b$ X" z& q3.4.3 Semi-Analytical Evaluations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57& i" y) d4 X: q, ~: W1 ]$ ~7 F
3.4.4 Downlink PeRFormance Evaluation with Uniformly9 \) W9 |+ N A! Y# m& H+ I
Distributed Relay Nodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
# d0 o, F/ G2 q5 y) {3.4.5 Downlink Performance Evaluation with Relay
& X5 q1 l. c QNodes Placed Near Cell Edges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5 h. j* y7 S& x( t# e9 l3.4.6 Uplink Performance Evaluation with Relay
( V/ t/ l0 a, U: L( wNodes Placed Near Cell Edges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
1 o% K/ D- N2 _) X1 [9 F3.5 Type 2 Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
+ R# r% ~$ a7 Y0 {5 Z$ g) G7 B' Q/ h+ L3.5.1 Definition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
: w. }+ \2 c; @+ L3.5.2 Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72% h+ m) Y/ K, O4 r' o
3.5.3 Performance Evaluations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 828 V: _8 e8 R) u- S+ ~7 S
3.6 Other Related Technologies in LTE-Advanced . . . . . . . . . . . . . 865 l8 X/ [& z' e7 B0 h! @
3.6.1 Downlink Reference Signals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
$ n5 ?4 s& o" m: O& B }$ \+ R3.6.2 Enhanced ICIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
, P% L/ M! W# v, b* Z0 ^% X3.6.3 CoMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90: F0 g: S5 a! a9 [( ]" \
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
) p2 m- k: u9 f+ t, r' P1 o% Z2 f& O+ n' B# M& J
4 Physical Layer Standardization of Release 10 Relay . . . . . . . . . . . 91$ h3 {2 U4 A/ Q Q L( T
4.1 Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
! D* Z; s$ k- V3 L; S! s& F4.2 Physical Layer Control Channel Specification. . . . . . . . . . . . . . 925 G. G1 @7 l" I! l. i
4.2.1 Relay Downlink Frame Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4 y8 Q# o0 W, e' U6 i' K" o4.2.2 Configuration of Start Symbol of R-PDCCH
6 N1 D, m; q& k- P% K- [and PDSCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
! v% B- N) b/ e! K% k l/ Y t/ {( |4.2.3 Relay Uplink Frame Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
- r. e' r4 t/ n, h( p$ j% S# U4.2.4 Relay Node Synchronization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100! U& @# [) r* I) f9 C8 Z5 c
4.2.5 R-PDCCH Multiplexing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4 ]+ T5 `' G* Z; y: ]4.2.6 Reference Signal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
% b. Q9 \* K2 H1 w. C4.2.7 Cross-Interleaved and Non Cross-Interleave& s/ u( u0 M; g: R8 z
R-PDCCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
. T3 a$ l+ P" Z8 x4.2.8 PUCCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
& E* w, w- r0 G0 Y$ Q; X4.3 Backhaul Subframe Configuration and HARQ Timing . . . . . . . . 120. P- y7 \1 Z4 C, A3 x
4.3.1 FDD systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121# U" X3 j8 a; p9 C
4.3.2 TDD Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126. f) T" i! a/ k% D- x t
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
~) K. e( c2 p$ N: Q! q& v9 i, \% o8 d9 h
5 Higher Layer Aspects and RAN4 Performance Aspects . . . . . . . . . 1356 P6 W- |" l6 Z
5.1 Relay Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
$ T0 a% B' f0 i) J5 f3 E; A! \. u0 P5.2 C-Plane Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1385 _, }9 V% A3 d1 R8 Y3 o2 D
5.3 U-Plane Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141! p; x) A" |/ U! b
5.4 S1/X2 Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
& u: ]! a- O [3 G5 ^* T5.5 Release 10 Relay Performance Aspects . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1435 [+ l& A3 p5 w/ N& R6 Q% i8 W
5.5.1 RF Requirements in General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 N; R( V1 P' D8 q _8 H, m9 x
5.5.2 RF Requirements for Backhaul Link . . . . . . . . . . . . . . . 145$ x" R" J! v0 P
5.5.3 RF Requirements for Access Link. . . . . . . . . . . . . . . . . 146
. c* H( ?% a" \5.5.4 Baseband Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
j7 J8 j0 Y/ z* V8 B5.5.5 Synchronization Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
: B4 D0 B( j6 f% ^! P. nReferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1481 f3 A3 A* ]: I5 j
/ a7 s8 D* `9 A: \6 Implementation Aspects of Release 10 Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . 149# o* C; m6 T, L& ^( R5 n
6.1 General Consideration of PHY Layer Implementation . . . . . . . . 149% t1 C, I% `/ C' _- O; G
6.2 Baseband Realization of Relay Node . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4 y$ L' N8 S0 c' l6.2.1 Channel Characteristics of Backhaul; X a# A6 e* U) {/ m4 a! z Q
and Access Links . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152' y& t/ n5 w+ Y
6.2.2 Common Reference Signal Demodulation . . . . . . . . . . . 153
" X, }: F I/ i$ P% s# R6.2.3 DL DMRS Demodulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1546 n- ^: u" `" g0 |& i3 H: N- S3 p
6.2.4 Search Space for R-PDCCH Without% _( m5 O$ }5 N5 I6 e& @4 M/ {
Cross-Interleaving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
" n6 u6 Y t: v$ c5 F+ U/ e: e6.2.5 Choice for Relay Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156! }! q* `* {" l0 N. r0 H0 {" G" s
6.3 Radio Modules and Antennas of Relay Node . . . . . . . . . . . . . . 157
9 ~. ~5 P+ M$ U0 n% D' X3 N# X4 W9 p6.3.1 Power Amplifier and Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
' c$ d2 M6 z% }- f* L- P* s6.3.2 Clock Synchronization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
, @: w. B' A. G7 b! k7 j6 M6.3.3 Antennas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
' A% x c4 t! b( H8 T/ u9 v# r6.4 Relay Node Scheduler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5 u+ R8 u9 m# `) L6.4.1 Deployment Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
8 r" a, Z0 ]9 F; s* j2 K0 x- B6.4.2 Relay Frame Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
2 i1 b/ m7 L' q; p6.4.3 Access Link HARQ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161! o: L2 s% H; T6 f
6.4.4 Uplink Power Control for UEs in RN Cell. . . . . . . . . . . 162
/ o; j7 H. ~$ f& S6.4.5 Data Buffering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
3 f' a' N- _- d; C2 N9 m6.5 Baseband Implementations in Donor eNB . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5 x7 P" K3 f* l" B2 e6.6 Scheduler at Donor eNB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164( U0 |% V& |' R0 I- C
6.6.1 Resource Allocations for R-PDCCH . . . . . . . . . . . . . . . 164
/ u9 z4 ^) P+ W& ^6.6.2 Transport Block Size Determination and MCS Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
4 n/ i4 q* X! q0 b/ v" {3 q. X6.6.3 Configurations of CSI Feedback and SRS . . . . . . . . . . . 168. q0 D, i) _ ~7 x7 P
6.6.4 Resource Scheduling for PDSCH . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
, D: @1 ^# @. ]) P1 m- X6.6.5 Open Loop Uplink Power Control for RNs . . . . . . . . . . 171/ P% x- R5 Z/ s n% b
6.7 Relay Network Planning. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1712 G- A l) X1 ]- R* V
6.7.1 Number of RNs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1715 f1 \- f% F2 `* R5 W/ c, V, e9 v( ^. ~! `' D
6.7.2 RN-to-RN Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172- @; j1 U% m- ]
6.7.3 Cell Range Expansion and ABS Configuration . . . . . . . . 1736 H' P3 R/ g. S
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175& [) _3 Y+ h5 [
& @5 @# L( b# S! @* D
7 Outlook of Relay in Future LTE Releases. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177* C m) C' J! O7 e. ]' e( `8 [7 s
7.1 Some Trends in Mobile Communications . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
4 S0 ^/ t0 `* j; I" m1 Q: O) v7.1.1 Trends at Terminal Side . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
2 H( o0 D8 j" @6 S4 p6 J7 @7.2 Cooperative Relays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180# J3 K# Q0 H" l
7.3 Relay Backhaul for High Speed Mobility . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
' b) X+ c+ D1 [/ ^6 x0 z8 u7.4 Cooperative Mobile Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1840 |& r7 N. }0 h$ X0 W
7.5 Local Server . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1842 @0 q+ O/ O9 a6 F! v; f
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 |
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