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LTE-Advancedの概要
Application Note
LTE-Advanced（LTE-A）は、3GPPが開発を進めているLTEの進化バージョンのプロジェクト名で、IMT-Advancedと呼ばれる第4世代（4G）無線通信規格に関する国際電気通信連合（ITU）の要件以上の性能を実現すると期待されています。LTE-Advancedは、2011年3月の機能確定を目指して、3GPP仕様のリリース10の一部として仕様化が進められています。LTE仕様の開発は、今後の3GPPリリースでも続けられる予定です。
2009年10月には、3GPPのパートナーが、4G IMT-Advancedの候補として、LTE-AdvancedをITUの無線通信部門（ITU-R）に正式に提出しました[1]。2011年3月までには、ITUによりIMT-Advancedの仕様が公開されるものと思われます。次世代ネットワークでのLTEの配備計画を発表する無線通信プロバイダの増加に伴い、LTE-Advancedへの関心が高まりつつあります。
このアプリケーション・ノートでは、以下について説明します。• 4Gに関するITUの要件の概要
• LTE-Advancedに関する3GPPの要件の概要（予定スケジュールを含む）
• LTE-Advancedのソリューションに関する主な提案
• リリース10以降：検討中のテクノロジー
• 予想されるデザインおよびテスト上の問題
このアプリケーション・ノートでは、早期採用メーカ向けにAgilentのLTE-Advancedデザイン／テスト・ソリューションも紹介しています。これらのソリューションは、LTE-Advanced仕様の公開に伴って継続的に機能が拡張されます。
このアプリケーション・ノートを最大限に活用するには、LTEテクノロジーの基本概念を知っておく必要があります。詳細については、Agilentの書籍『LTE and the Evolution to 4G Wirelss:Design and Measurement Challenges』（ISBN 978-988-17935-1-5、www.agilent.co.jp/find/ltebook で提供）およびアプリケーション・ノート『Agilent 3GPP Long Term Evolutionシステムの概要、製品開発、テスト上の問題』（カタログ番号5989-8139JAJP、www.agilent.co.jp/find/LTE で提供）を参照してください。
リリース10仕様の最終的な適用範囲と内容は未定のため、このアプリケーション・ノートに掲載されている情報は変更される場合があります。
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はじめに ..............................................................................................................1LTEおよびLTE-Advancedの概要 .........................................................................3 無線規格の進化 ......................................................................................... 3 LTEの主な特長 ............................................................................................4 LTE-Advancedの最新情報 ...........................................................................6 LTE-Advancedに関する3GPPのドキュメント .........................................6 LTE-Advancedのスケジュール ...................................................................74G規格に関するITUの要件 ...............................................................................8LTE-Advancedに関する3GPPの要件 .................................................................9 システム性能要件 .....................................................................................9 スペクトラムの柔軟性 ...........................................................................10LTE-Advancedなどのリリース10のソリューションに関する提案 .........11 リリース10の新しいUEカテゴリ ..........................................................12 LTE-Advancedの主なテクノロジー ........................................................13 キャリア・アグリゲーション .......................................................13 拡張アップリンク多元接続 ...........................................................15 拡張マルチアンテナ伝送 ...............................................................16 リリース10以降：検討中のテクノロジー..........................................20 協調マルチポイント送受信 ...........................................................20 リレー .................................................................................................21 ヘテロジーニアス・ネットワークのサポート ..........................22 LTE自己最適化ネットワーク ..........................................................23 HeNBモビリティ拡張 ......................................................................23 固定無線宅内機器（CPE） .................................................................25デザインおよびテスト上の問題 ..................................................................26 キャリア・アグリゲーション...............................................................26 拡張アップリンク多元接続 ...................................................................29 拡張マルチアンテナ伝送 .......................................................................30 リレー ........................................................................................................31LTE-Advancedの展開に関する展望 ................................................................32LTE-Advanced開発者向けのデザイン／テスト・ツール ..........................32参考資料 ............................................................................................................33略語 .............................................................................................................34
目次
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LTEおよびLTE-Advancedの概要
第4世代の無線テクノロジーが長い間待ち望まれてきました。4GおよびLTE-Advancedの進化を理解するには、これまでの進化を簡単に振り返ることが有用です。
無線規格の進化
無線通信は、デジタル・セルラ・テクノロジーが初めて導入された1990年代前半のいわゆる第2世代（2G）のシステムから、より高速なデータ通信ネットワークを備えた第3世代（3G）システムの配備へと進化し、現在は、待ちに待った第4世代のテクノロジーの開発が進められています。図1は、この進化過程を図示したものです。以前の世代に比べて、4Gの規格に関する提案が少なく、現在積極的に開発が進められている4Gの候補が2つしかないことがわかります。3GPP LTE-AdvancedとIEEE 802.16mは、Mobile WiMAXTMとして知られているWiMAX規格の進化版です。
初期の3Gシステムの内の5つは、ITUが目標にしていた2 Mbpsのピーク・データ・レートを理論上は可能でしたが、実際の配備ですぐに実現することはできませんでした。それでも、それ以後も規格の改良が行われ、当初の3Gの目標に近いシステムが配備されるようになり、今では当初の目標をはるかに上回るシステムが配備されています。
図1. 無線通信の進化（1990年～ 2010年およびそれ以降）
PDC 2G
2.5G
3G
3.5G
3.9G/4G
GPRS
GSM
E
802.11g
802.11a
802.11b
802.16d Fixed
WiMAX TM
WiBRO
効率、帯域幅、データ・レートの増加
HSCSD
W-CDMATDD
W-CDMAFDD
HSDPA/HSUPA
FDD & TDD
IS-136TDMA
IS-95Acdma
iMode IS-95Bcdma
TD-SCDMALCR-TDD
E-GPRSEDGE
IS-95Ccdma2000
EDGEEvolution
1xEV-DORelease
0 A B
HSPA+LTE
FDD & TDDRel-8/9
802.16eMobile
WiMAXTM
LTE-AdvancedRel 10およびそれ以降
WiMAX 2802.16m
802-11ac802.11ad
4G/IMT-Advanced
802.11n
4
表1に、1999/2000年の最初のリリースから始まる、広帯域CDMAテクノロジーをベースにした、3GPPの第3世代のユニバーサル・モバイル通信システム（UMTS）の進化を示します。さまざまなUMTSがリリースされて来ましたが、通称3.5Gの先駆けとなったリリース5では、高速ダウンリンク・パケット・アクセス（HSDPA）が追加されました。その後、高速アップリンク・パケット・アクセス（HSUPA）として、拡張専用チャネル（E-DCH）が追加され、3.5Gが完成しました。HSDPAとHSUPAは現在、総称して高速パケット・アクセス（HSPA）と呼ばれています。LTEが最初に登場したのは2008年に発表されたリリース8で、現在はリリース10の一部としてLTE-Advancedの策定作業が進められています。LTE-Advanced無線アクセス・ネットワーク（RAN）機能は、2010年12月までに確定される予定で（ASN.1の定義を除く）、リリース10全体の機能確定は、2011年3月を目指しています。
表1. UMTS仕様の進化
LTEの主な特長
Long Term Evolutionプロジェクトは、2004年に開始されました[2]。LTE導入の動機付けには、1ビット当たりのコスト削減に対する要求、サービス・コストの削減とユーザ体感の向上の実現、新しい周波数バンドと既存の周波数バンドの柔軟な使用、オープン・インタフェースによるネットワークの簡素化／低コスト化、端末の複雑さの低減による消費電力の削減があります。
このように目標が高く設定されていることから、パケット遅延の低減や、スペクトラム効率の向上（リリース6の高速パケット・アクセス（HSPA）のダウンリンクで3～ 4倍、アップリンクで2～ 3倍）など、LTEに対する期待が高まりました。LTEの主な特長の1つである柔軟なチャネル帯域幅ついては、アップリンクとダウンリンクで1.4、3、5、10、15、20 MHzと仕様化されています。このため、LTEは、GSMなどの狭帯域システムや1.25 MHzベースの米国の一部のシステムなど、他のシステムが現在存在している場所で柔軟に配備できます。
リリース 機能確定 リリースの主な無線機能Rel-99 2000年3月 UMTS 3.84 Mcps（W-CDMA FDD/TDD）
Rel-4 2001年3月 1.28 Mcps TDD（別名TD-SCDMA）
Rel-5 2002年6月 HSDPA
Rel-6 2005年3月 HSUPA（E-DCH）
Rel-7 2007年12月 HSPA+（64QAMダウンリンク、MIMO、16QAMアップリンク）、LTE/SAEの実現可能性の調査、EDGE Evolution
Rel-8 2008年12月 LTE作業項目：OFDMAエア・インタフェース、SAE作業項目、新しいIPコア・ネットワーク、3Gフェムトセル、デュアル・キャリアHSDPA
Rel-9 2009年12月 マルチスタンダード無線機（MSR）、デュアル・セルHSUPALTE-Advancedの実現可能性の調査、SON、LTEフェムトセル
Rel-10 2011年3月 LTE-Advanced（4G）作業項目、CoMP調査、4キャリアHSDPA
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LTE関連の最大の特長は速度です。表2に、20 MHzチャネル帯域幅のダウンリンクとアップリンクのピーク・データ・レートの例を示します。ダウンリンクの値がシングル入力シングル出力（SISO）およびマルチ入力マルチ出力（MIMO）アンテナ構成で、変調次数が固定の64QAMの場合であるのに対して、アップリンクの値は変調次数の異なるSISO構成の場合です。これらの数値は、シグナリング・オーバヘッドを考慮した、理想的な無線条件でのLTE周波数分割デュプレックス（FDD）無線アクセス・モードの物理的限界を表しています。特定のUEカテゴリに対しては、より低いレートが仕様化されています。また、理想的でない無線条件下の性能要件も作成されました。LTEの時分割デュプレックス（TDD）無線アクセス・モードの場合の数値も同等で、さまざまなアップリンク／ダウンリンク比でスケーリングされています。
表2. LTEのピーク・データ・レート
ダウンリンクのピーク・データ・レート（64 QAM）アンテナ構成 SISO 2x2 MIMO 4x4 MIMO
ピーク・データ・レート（Mbps）
100 172.8 326.4
アップリンクのピーク・データ・レート（シングル・アンテナ）変調方式 QPSK 16 QAM 64 QAM
ピーク・データ・レート（Mbps）
50 57.6 86.4
これまでのシステムとは異なり、LTEは、MIMOテクノロジーを使用するように最初から設計され、HSAPなどの従来のシステムにMIMOを追加するよりも、高度なアンテナ・テクノロジーを活用できます。
最後に、モビリティの面では、LTEは主に、最高の性能が得られる、0～ 15 km/hの範囲のモビリティの低いアプリケーションを対象にしています。しかし、より速い速度でも使用できます。15～ 120 km/hでは高い性能をサポートし、120～ 350 km/hでの動作もサポートしています。350～ 500 km/hでのサポートは検討中です。
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LTE-Advancedの最新情報
LTE-Advancedの実現可能性の調査において、3GPPは、LTE-AdvancedがITU-Rの4Gに関する要件を満たすと結論付けています。調査の結果は、3GPPテクニカル・レポート（TR）36.912に掲載されています。さらに、3GPPリリース8 LTEは、アップリンクのスペクトラム効率とピーク・データ・レートを除く、4Gの要件のほとんどを満たすと結論付けられています。これらのより高い要件は、以下のLTE-Advancedの機能の追加によって満たされます。
• 帯域幅の拡大。キャリア・アグリゲーションによって実現可能
• 効率の向上。拡張アップリンク多元接続と拡張マルチアンテナ伝送（高度なMIMO手法）によって実現可能
この他の性能の向上もリリース10以降で検討中ですが、4G要件を満たす上で不可欠ではありません。
• 協調マルチポイント送受信（CoMP）
• リレー機能
• ヘテロジーニアス・ネットワークのサポート
• LTE自己最適化ネットワーク（SON）の機能拡張
• ホーム・エンハンスド・ノードB（HeNB）モビリティ拡張
• 固定無線宅内機器（CPE）のRF要件
これらの機能およびこれらの機能がATE-Advancedシステムのデザイン／テストに及ぼす影響については、このアプリケーション・ノートの後半で詳しく説明します。
LTE-Advancedに関する3GPPのドキュメント
3GPPは、LTE-Advancedの開発に関するドキュメントをすべて発行しています。これらのドキュメントは公開されていて、3GPPのWebサイト（www.3GPP.org）または以下に示されている各アドレスからダウンロードできます。ここに示されているバージョンおよび日付は、本書作成時点のものです。
Study Item RP-080599LTE-Advancedの全体的な目標について概説していますftp://ftp.3gpp.org/tsg_ran/TSG_RAN/TSGR_41/Docs/RP-080599.zip
Requirements TR 36.913 v9.0.0（2009-12）4Gシステムに関するITE要件に基づいて要件を定義していますftp://ftp.3gpp.org/Specs/html-info/36913.htm
Study Phase Technical Report TR 36.912 v9.3.0（2010-06）第1段階の開発作業の概要を示していますftp://ftp.3gpp.org/Specs/html-info/36912.htm
Study item final status report RP-100080ftp://ftp.3gpp.org/tsg_ran/TSG_RAN/TSGR_47/Docs/RP-100080.zip
Physical Layer Aspects TR 36.814 v9.0.0（2010-03）第2段階の物理層の開発の概要を示しています ftp://ftp.3gpp.org/Specs/html-info/36814.htm
Study phase Technical Report on E-UTRA UE Radio Transmission and Reception TR 36.807CA、拡張マルチアンテナ伝送、CPEに関する調査の概要を示しています ftp.3gpp.org/Specs/html-info/36807.htm
第3段階の技術仕様が2010年9月からリリース10のドキュメント（36冊）に掲載され始めています。
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LTE-Advancedのスケジュール
リリース8 LTEの作業は、テスト開発を含め、2010年に完了する予定です。Global Certification Forum（GCF）は、2010年の初めに、テスト検証の方法を発表しました。また、LTE商用ネットワークの立ち上げの第一波が押し寄せると予想される2010年後半までには、ユーザ機器（UE）の認証方式を発表する予定です[3]。配備は、今後数年間続くものと予想されます。LTE-Advancedの配備スケジュールは、LTEの市場での成功に左右される可能性があります。
図2に、IMT-AdvancedとLTE-Advancedの開発スケジュールを示します。図の一番上には、第4世代の要件の策定を進めているITU-Rのスケジュールが示されています。第4世代の要件については、次のセクションで詳細に説明しています。2008年3月、ITU-Rは、新しい無線機インタフェース・テクノロジー（RIT）に関する提案募集を公表しました。候補RITの提案の提出期限は2009年10月です。テクノロジー評価レポートのITUへの提出期限は2010年6月でし た。2010年10月 に は、ITUの 作 業 班5D（WP 5D）に よ っ て、IMT-Advancedの要件に適合する最初の2つのRITとして、3GPPのLTE-AdvancedとIEEEのWirelssMAN-Advanced（802.16m[4]とも呼ばれる）が選定されました。WP 5Dでは、無線機インタフェースの仕様提案の策定を2011年2月までに完了する予定です。
図2の下側に、ITUによる要件の策定と並行した、3GPPのLTE-Advancedへの取り組みを示します。3GPPは、図の一番下にリストされているドキュメントをとりまとめ、IMT-Advancedの候補テクノロジーとしてLTE-Advancedを正式にITUに提示しました。
図2. IMT-Advanced（4G）とLTE-Advancedの開発スケジュール
2009年9月ITU-Rに提出
TR36.912v 2.2.0R1-093731、特性テンプレートR1-093682、コンプライアンス・テンプレートR1-093741、リンク・バジェット・テンプレート
ITU-R
2008年 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年提案
3GPPリリース10調査項目リリース9調査項目
評価
仕様 早期配備？
合意
8
IMT-Advanced（4G）に関するITUの要件
第3世代のセルラ無線テクノロジーは、ITU-RによりIMT-2000（International Mobile Telecommunications 2000）プロジェクトで定義されました。1997年に定義されたIMT-2000の要件は、ピーク・ユーザ・データ・レートで表されました。
• 2048 kbps：屋内オフィス
• 384 kbps：屋外から屋内および歩行者
• 144 kbps：乗り物
• 9.6 kbps：衛星
3Gではスペクトラム効率に関する要件が定義されていませんでした。この状況は、IMT-Adavancedの場合はまったく異なります。
ITUのIMT-Advancedに関する上位レベルの要件を以下に示します[5]。
• 幅広いローカル・サービスやアプリケーションをコスト・パフォーマンスの高い方法でサポートする柔軟性を維持しながら、高度な共通機能をワールドワイドで実現する
• IMT内と固定ネットワークとのサービスの互換性
• 他の無線方式との相互運用性
• 高品質の移動体サービス
• ワールドワイドでの使用に適したユーザ機器
• 使いやすいアプリケーション、サービス、機器
• ワールドワイドのローミング機能
• ダウンリンクのピーク・データ・レートの向上による、高度な移動体サービスやアプリケーションへの対応（高速移動時で100 Mbps、低速移動時で1 Gbpsを実現）
ほとんどの部分は、ある程度実効性のある規格では達成可能な要件です。これまでの規格とは異なり、4G規格を定める主な要件は最後の項目に反映されていて、モビリティの低いアプリケーションの場合で1 Gbps、モビリティの高いアプリケーションの場合で100 Mbpsのピーク・データ・レートの実現を期待しています。これは、屋内のモビリティの低いアプリケーションの場合で2 Mbps、乗り物の場合で144 kbpsとピーク・レートが仕様化されていた3Gから大幅に向上しています。4Gのピーク・レート目標は、システムのデザインに根本的な影響を及ぼす可能性があります。
4G候補として提出したテクノロジー提案が要件を満たしているかどうかを評価するために、現在まで14の業界団体がITUに登録しています。
上記の一般的な要件に加えて、スペクトラム効率に関する特別な要件があります（表3を参照）。
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LTE-Advancedに関する3GPPの要件
3GPPによる4Gの候補となる無線機インタフェース・テクノロジーの定義作業はリリース9で始まっていて、LTE-Advancedについては研究段階です。LTE-Advancedの 要 件 は、3GPPテ ク ニ カ ル・ レ ポ ー ト（TR）36.913『Requirements for Further Advancements for E-UTRA（LTE-Advanced）』[6]に定義されています。これらの要件は、ITUの4Gに関する要件と、進化するLTEに関する3GPPプロバイダ独自の要件をベースにしています。技術面での主な考慮事項を以下に示します。
• LTEの無線テクノロジーとアーキテクチャの継続的な改良
• 従来の無線アクセス・テクノロジーとの相互運用を実現するためのシステムと性能要件
• LTE-AdvancedのLTEとの下位互換性。LTE端末はLTE-Advancedネットワークで、LTE-Advanced端末はLTEネットワークで動作しなければなりません。例外については、3GPPで検討される予定です。
• 既存の周波数バンドはもちろん、新しいIMTスペクトラムに関する最近の世界無線通信会議（WRC-07）の決定を考慮して、20 MHz以上のチャネル割り当てに使用可能なスペクトラムにLTE-Advancedを地理的に対応させる必要があります。また、要件では、広帯域チャネルが使用できない地域を認識する必要があります。
3GPPは、LTE-AdvancedをIMT-Advancedと協調させる理由の1つとして、IMTに適合するシステムがWRC-07によって確認された新しいスペクトラム・バンドの候補となるということを挙げています[7]。さらに、これまでIMT-2000（3G）用として認定されていたスペクトラムはすべてIMT-Advanced（4G）にも適用可能であると考えて、ITUがIMT-2000スペクトラムを”IMT”スペクトラムと改名したことには大きな意義があります。3Gスペクトラムや4Gスペクトラムといったものではなく、IMTスペクトラムの集まりという点で、これは重大な意味を持ちます。このため、特定のバンドでの特定のテクノロジーの配備が何によって促進されるかは、地域の状況によって異なります。このようなITUの決定は、業界による地域に合った決定を可能にするだけでなく、市場細分化の可能性を高める効果もあると言うことができます。初期の2Gおよび3Gシステムの周波数バンドの選択肢ははるかに単純で、1つか2つの主要なバンド（GSMの場合900 MHz、W-CDMAの場合2.1 GHz）に業界は関心を示していました。LTEとLTE-Advancedに対しては同じような集中は見られず、リリース10では、30以上のバンドが最初から定義されています。
システム性能要件
LTE-Advancedのシステム性能要件は、ほとんどの場合、IMT-Advancedのシステム性能要件を上回る予定です。ITU要件の1 Gbpsのピーク・データ・レートは、LTE-Advancedでは4x4 MIMOと約70 MHzを超える伝送帯域幅を使用することによって実現されます[8]。スペクトラム効率の点では、現在のLTE（リリース8）では、4Gのダウンリンク要件を満たしていますが、アップリンク要件は満たしていません。
表3では、LTE、LTE-Advanced、IMT-Advancedのスペクトラム効率の目標値を比較しています。LTE-Advancedのピーク・レートが4Gの要件を大幅に上回っていることがわかります。このため、平均性能の目標値がITUの要件に近いにも関わらず、4G LTEのピーク性能を高める必要があります。ピーク目標値は、理想的な状況では達成可能なので、通常は平均目標値よりも実証が簡単であるということは注目に値します。ただし、TR 36.913では、ピーク・スペクトラム効率やVoIP容量などの他の機能の目標値よりも、平均スペクトラム効率やセル端ユーザのスループット効率の目標値を優先する必要があるとしています5。このため、LTE-Advancedでは、平均性能とセル端性能を高めることに重点を置く必要があります。
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表3. LTE、Advanced-LTE、IMT-Advancedの性能目標
項目サブカテゴリ
LTE（3.9G）の目標値[9]
LTE-Advanced（4G）の目標値[10]
IMT-Advanced（4G）の目標値[11]
ピーク・スペクトラム 効率（b/s/Hz）
ダウンリンク 16.3（4x4 MIMO）
30（最大8x8 MIMO）
15（4x4 MIMO）
アップリンク 4.32（64 QAM SISO）
15（最大4x4 MIMO）
6.75（2x4 MIMO）
ダウンリンクのセル・スペクトラム効率（b/s/Hz）、
3 km/h、500 m ISD
2x2 MIMO 1.69 2.44.2 MIMO 1.87 2.6 2.64x4 MIMO 2.67 3.7
ダウンリンクのセル端ユーザ・スペクトラム効率（b/s/Hz）、
5パーセンタイル、10人のユーザ、
500 m ISD
2x2 MIMO 0.05 0.074x2 MIMO 0.06 0.09 0.075
4x4 MIMO 0.08 0.12
* 注記：ISD＝サイト間距離
スペクトラムの柔軟性
LTEリリース8用として現在定義されているバンドに加えて、TR 36.913では以下の新しいバンドを決定しています。
• 450～ 470 MHzバンド
• 698～ 862 MHzバンド
• 790～ 862 MHzバンド
• 2.3～ 2.4 GHzバンド
• 3.4～ 4.2 GHzバンド
• 4.4～ 4.99 GHzバンド
これらのバンドの一部は、現在では3GPPリリース9およびリリース10の仕様に正式に盛り込まれています。周波数バンドはリリースとは無関係の機能と考えられているので、初期リリース製品をその後のリリースで定義されるバンドに配備することが可能です。
LTE-Advancedは、性能の向上とデータ・レート目標を実現するために、異なる大きさのスペクトラム割り当て（リリース8では20 MHzより広いスペクトラム割り当て）で動作するように設計されています。20 MHｚ以上の帯域幅を隣接スペクトラムに配備する必要がありますが、スペクトラムの可用性は制限されているので、より広い帯域幅要件を満たすためには異なるバンドの集約が必要です。これについては、IMT-Advanced仕様で考慮されています。
11
LTE-Advancedおよびその他のリリース10ソリューションに関する提案
LTE-Advancedの無線機インタフェースの性能目標を達成するためのソリューションに関する提案は、3GPP TR 36.814『Further Advancements for E-UTRA Physical Layer Aspects』に定義されています[12]。無線、ネットワーク、システム性能など、LTE-Advanced全体に関する提案は、第1回IMT-Advanced評価ワークショップに対する3GPPの包括的な提案にまとめて示されています[13]。このアプリケーション・ノートの残りの部分では、LTE-Adavancedおよびその他のリリース10機能の1つである無線機インタフェースに焦点を当てます。
LTE-Advanced無線機インタフェース・ソリューションに関する現在の提案を以下に示します。
LTE-Advancedの主なテクノロジー
• キャリア・アグリゲーション
• 拡張アップリンク多元接続
• 拡張マルチアンテナ伝送
リリース10では、この他にも、LTE-Advancedを補完するものであっても、ITUの要件を満たすために不可欠であるとは見なされていない作業が進められています。
リリース10以降：検討中のテクノロジー
• 協調マルチポイント送受信（CoMP）
• リレー機能
• ヘテロジーニアス・ネットワークのサポート
• LTE自己最適化ネットワーク（SON）
• HNB/HeNBモビリティ拡張
• CPEのRF要件
これらの各カテゴリを物理層の観点から検討するとともに、関連するデザインおよびテスト上の問題点をいくつか検討します。
36.101でのリリース10のUEの無線仕様の詳細の作成に先立って、テクニカル・レポート（TR）36.807[14]のドラフトの作成作業が進められています。このレポートには、以下の機能が盛り込まれる予定です。
• キャリア・アグリゲーション（CA）
• 拡張ダウンリンク・マルチアンテナ（DLMA）伝送
• アップリンク・マルチアンテナ（ULMA）伝送
• 固定無線CPEのRF要件
ほとんどのテクニカル・レポートと同様に、このドキュメントには、要件が策定された背景に関する有益な情報が含まれています。
12
リリース10の新しいUEカテゴリ
表4に、リリース8およびリリース9の既存のUEカテゴリ1～ 5を示します。LTE-Advancedの機能に対応させるために、3つの新しいUEカテゴリ6～ 8が定義されました[15]。
カテゴリ8はIMT-Advancedの要件を大幅に上回っています。
さまざまなレイヤとキャリア・アグリゲーションの組み合わせが可能であれば、多くの構成を使用して表4のデータ・レートに対応することができます。表5と6に、性能要件が策定される可能性が最も高いケースを定義しています。
表4. リリース10のUEカテゴリ
UEカテゴリ
最大データ・レート（DL/UL）（Mbps）
ダウンリンク アップリンク最大
DL-SCH TBビット数/TTI
最大DL-SCHビット数/TB/TTI
全ソフト・チャネル・ビット数
最大空間レイヤ数
最大UL-SCH TBビット数/
TTI
最大UL-SCHビット数/TB/TTI
64QAMのサポート
カテゴリ1 10/5 10296 10296 250368 1 5160 5160 ×カテゴリ2 50/25 51024 51024 1237248 2 25456 25456 ×カテゴリ3 100/50 102048 75376 1237248 2 51024 51024 ×カテゴリ4 150/50 150752 75376 1827072 2 51024 51024 ×カテゴリ5 300/75 299552 149776 3667200 4 75376 75376 ○カテゴリ6 300/50 [299552] [未定] [3667200] * [51024] [未定] ×カテゴリ7 300/150 [299552] [未定] [未定] * [150752/102048
（RAN4まで）][未定] ○/×
（RAN4まで）カテゴリ8 1200/600 [1200000] [未定] [未定] * [600000] [未定] ○
* 表5および6を参照
UEカテゴリ
DL CA機能CC数/BW（MHz）
[暫定]
DL層最大レイヤ数
[暫定]
カテゴリ6
1/20 MHz 4
2/10＋10 MHz 4
2/20＋20 MHz 2
2/10＋20 MHz 4（10 MHz） 2（20 MHz）
カテゴリ7
1/20 MHz 4
2/10＋10 MHz 4
2/20＋20 MHz 2
2/10＋20 MHz 4（10 MHz） 2（20 MHz）
カテゴリ8 [2/20＋20 MHz] [8]
表5. ダウンリンク構成
UEカテゴリ
UL CA機能CC数/BW（MHz）
[暫定]
UL層最大レイヤ数
[暫定]
カテゴリ6
1/20 MHz 1
2/10＋10 MHz 1
1/10 MHz 2
カテゴリ7
2/20＋20 MHz 1
1/20 MHz 2
2/10＋20 MHz 2（10 MHz） 1（20 MHz）
カテゴリ8 [2/20＋20 MHz] [4]
表6. アップリンク構成
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LTE-Advancedの主なテクノロジー
キャリア・アグリゲーション
4Gの1 Gbpsのダウンリンク・ピーク・データ・レートの目標を達成するには、LTEリリース8で現在仕様化されているチャネル帯域幅より広いチャネル帯域幅が必要です。現在のところ、LTEでサポートされているチャネル帯域幅は最大20 MHzです。このため、現在のLTEの目標を大幅に上回るスペクトラム効率の向上は見込めません。したがって、データ・レートを著しく高めるための唯一の方法は、チャネル帯域幅を広げることです。IMT-Advancedでは上限を100 MHzに設定し、最低でも40 MHzを期待しています。
大部分のスペクトラムが占有されていることや、ほとんどのプロバイダが100 MHzの隣接スペクトラムを使用できないことから、ITUでは、隣接／非隣接のコンポーネント・キャリアを集約して帯域幅を拡大することを許可しました。これにより、複数のトランシーバに対応するUEの1つのバンドのスペクトラムを別のバンドのスペクトラムに加算することができます。図3に隣接集約の例を示します。ここでは、2つの20 MHzチャネルが並行して存在しています。この場合、集約帯域幅は40 MHzの最小要件を満たしているので、1台のトランシーバで対応できます。ただし、この例のチャネルが非連続の場合（すなわち、隣接していなかったり、別の周波数バンドにある場合）は、UEに複数のトランシーバが必要になります。
ここでの説明に関連して用いられているコンポーネント・キャリアとは、リリース8/9のLTEに定義されている帯域幅のことです。ITUの4Gに関する要件を満たすために、LTE-Advancedでは、帯域内隣接集約、帯域内非隣接集約、帯域間非隣接集約の3つのコンポーネント・キャリア・アグリゲーション・シナリオをサポートする予定です。連続的に集約されたコンポーネント・キャリアの中心周波数間の間隔は、300 kHzの倍数となり、リリース8/9の100 kHzの周波数ラスタと一致すると同時に、サブキャリアの直交性（15 kHzの間隔）を保持します。アグリゲーション・シナリオに応じて、n×300 kHzの間隔は、隣接するコンポーネント・キャリア間に少数の未使用サブキャリアを挿入することにより簡単に確保できます。隣接集約では、コンポーネント・キャリア間にギャップを多用することができますが、少し広いコンポーネント・キャリアを新たに定義する必要があります。
送受信キャリア・アグリゲーション機能を備えたLTE-Advanced UEは、複数のコンポーネント・キャリア上で同時に送受信できるようになります。ただし、リリース8/9のUEは、単一のコンポーネント・キャリアでしか送受信できません。コンポーネント・キャリアは、LTEリリース8/9と互換性がなければなりません。
図3. アップリンクの2つのコンポーネント・キャリアの隣接集約
14
リリース10では、簡素さおよび下位互換性の点から、現在の100個を超えるリソース・ブロックが仕様化される見込みはありませんが、単一のコンポーネント・キャリアの最大サイズは110個のリソース・ブロックに制限されます。最大5個のコンポーネント・キャリアを集約できます。コンポーネント・キャリアの数がダウンリンクよりアップリンクの方が多いLTE-Advanced UEを構成することはできません。代表的なTDDの配置では、アップリンクとダウンリンクのコンポーネント・キャリア数（帯域幅）は同じでなければなりません。
物理層（PHY）-媒体アクセス制御（MAC）層インタフェースでのマッピングでは、スケジュールされたコンポーネント・キャリアごとにトランスポート・ブロック（空間多重化を行わない場合）とハイブリッドARQエンティティが1個ずつ存在します。（ハイブリッドARQは再送信制御方式です）。各トランスポート・ブロックは、1つのコンポーネント・キャリアだけにマッピングされます。複数のコンポーネント・キャリアで同時に1台のUEのスケジューリングを行うことも可能です。複数のキャリアでの制御シグナリングの詳細な処理方法はまだ策定中です。
集約手法は4Gの新しい機能ではなく、HSPAや1xEV-DOリリースBでも用いられていますが、複数のバンドで集約を100 MHzまで拡大させるという4Gに関する提案は、UEのコストと複雑さを増大させることになるため、さまざまな技術上の問題が生じます。さらに、プロバイダは、集約するバンドを決定するという問題に対処する必要があり、合意に達し、メーカ団体を動かすようになるまでにはかなり時間がかかる可能性があります。3GPPでは、スプリアス・エミッション、最大パワーなど、1台の機器で異なる無線周波数を使用することに伴う要件を確認するために、調査のための12種類の有望な配備シナリオを最初に決定しました。しかし、シナリオの数が多く、時間も限られていたことから、リリース10のLTE-Advancedの調査は当初、2つのシナリオ（帯域内TDDの例と帯域間FDDの例）に限定されていました。2010年6月には、バンド3と7に関する3番目のシナリオが追加されました（表7を参照）。現在GSMに割り当てられている十分に利用されていない1800 MHz帯の再割り当てが大きく見込まれている欧州には、このシナリオは重要な組み合わせです。
CAの物理層の定義は80 ％完了していると見られています。CAの概念は単純ですが、シグナリングに対応するための物理層の変更内容は複雑で、PCFICH、PHICH、PDCCH、PUCCH、ULパワー制御、PUSCHリソース割り当て、PUSCHのUCIの変更が伴います。無線性能に関しては30 ％しか完了していません。これは重大なことで、表7からわかるように、CAの適用範囲の記述が開始されたばかりです。プロバイダが求めている組み合わせの数については、TR 36.807の付録Aを参照してください。仕様に盛り込む組み合わせをすべて、必要なガードバンド、スプリアス・エミッション、パワー・バックオフなどの側面から評価する必要があります。
バンド
E-UTRA運用バンド
アップリンク（UL）バンド ダウンリンク（DL）バンド
デュプレックス方式
UE送信/BS受信 チャネル帯域幅（MHz）
UE受信/BS送信 チャネル帯域幅（MHz）FUL_low（MHz） – FUL_high（MHz） FDL_low（MHz） – FDL_high（MHz）
CA_40 40 2300 – 2400 [未定] 2300 – 2400 [未定] TDD
CA_1-51 1920 – 1980 [未定] 2110 – 2170 [未定]
FDD5 824 – 849 [未定] 869 – 894 [未定]
CA_3-73 1710 – 1788 20 1805 – 1880 20
FDD7 2500 – 2570 20 2620 – 2690 20
表7. 3GPPの調査のためのリリース10のキャリア・アグリゲーション（CA）に関するシナリオ[16]
15
CAによって新たにもたらされる無線仕様の問題点の1つは、可変TX/RX周波数分離の概念です。この属性は特に、基準感度とレシーバ・ブロッキングの仕様に影響を与えます。リリース8とリリース9では、19個の既定の各FDDバンドのTX/RX分離は固定です。CAの導入により、アップリンクとダウンリンクの割り当てが一般に非対称になるため、これが変更されます。3つのシナリオ（アップリンクとダウンリンクで異なる数のCC、アップリンクとダウンリンクで異なる帯域幅のCC、さまざまな帯域幅／数のCCの組み合わせ）によって、非対称性が異なります。テスト・シナリオの数を最小限に抑えるために可能な割り当てを制限する方法については、今もなお検討中です。
拡張アップリンク多元接続
今日のLTEのアップリンクはSC-FDMAをベースにしています。SC-FDMAは、OFDMの柔軟な側面の多くと、シングル・キャリア・システムの低いピーク対アベレージ・パワー比（PAPR）を兼ね備えた、高度なテクノロジーです。しかし、SC-FDMAでは、連続するスペクトラムのブロック全体に搬送波を割り当てる必要があるので、純粋なOFDMの特長であるスケジューリングの柔軟性が多少低下します。
LTE-Advancedは、クラスタ化SC-FDMA（離散フーリエ変換拡散OFDM（DFT-S-OFDM）とも呼ばれる）の採用により、アップリンクの多元接続方式を向上させます。この方式は、SC-FDMAと似ていますが、非連続的な（クラスタ化された）サブキャリアのグループを1台のUEによる伝送に割り当てることができるという利点があるので、アップリンクの周波数選択スケジューリングに対応でき、リンク性能も向上します。PAPRの大幅な増加を防ぐために、クラスタ化SC-FDMAが純粋なOFDMよりも優先的に選択されました。この方式の採用により、LTEとの下位互換性を維持しながら、アップリンクのスペクトラム効率を高めるための要件を満たすことができます。
図4に、拡張アップリンク多元接続（クラスタ化したSC-FDMA）プロセスのブロック図を示します。スケジューリングされたコンポーネント・キャリアごとに、トランスポート・ブロックとハイブリッドARQエンティティがそれぞれ1個だけ存在しています。前のセクションで説明したように、各トランスポート・ブロックは1つのコンポーネント・キャリアにマッピングされます。また、キャリア・アグリゲーションを使用することにより、複数のコンポーネント・キャリアで同時に1台のUEのスケジューリングを行うことも可能です。
図4. 拡張アップリンク多元接続のブロック図
MAC PDU
コード化 変調 マッピング
IFFT
00
0000
DFT CP挿入
00
00
00
00
0
0
16
図5に、リリース8およびリリース10のさまざまなアップリンク構成の例を示します。重要なポイントは、リリース8の構成がすべてシングル・キャリアであり、PAPRがQPSK/16QAM変調方式より大きくなることがないのに対して、リリース10では、複数の搬送波を伝送できるので、PAPRがリリース8の場合より大きくなることです。ここでマルチ・キャリアはクラスタ化SC-FDMAの構成要素であり、1つのコンポーネント・キャリア内にPUCCHとPUSCHが同時に存在していることに注意してください。CAの複数のコンポーネント・キャリアと混同しないでください。
最初の仕様では、SC-FDMAのクラスタ数が2つに制限される可能性があり、明確なピークが複数見られる周波数選択チャネルを経由して伝送すれば、シングル・クラスタのスペクトラム効率が向上します。
拡張マルチアンテナ伝送
図6に、リリース8 LTEのアンテナのポート数と空間多重化のレイヤ数に関する制限を示します。ダウンリンクは最大4つの伝送空間レイヤを（4x4、UEレシーバ4台と仮定）、アップリンクはUE 1台当たり最大1つの伝送空間レイヤを（1x2、eNBダイバーシティ・レシーバ1台と仮定）それぞれサポートしています。リリース8では、マルチユーザ空間多重化（MU-MIMO）はサポートされていますが、ベースラインのUEを簡素化するために、マルチアンテナ伝送はサポートされていません。MU-MIMOの場合は、2台のUEが同じ周波数で同時に送信を行うために、eNBはUEを空間特性に基づいて区別する必要があります。このマルチユーザ空間多重化方式では、アップリンクの容量が増加しますが、シングル・ユーザ・ピーク・データ・レートは向上しません。
図5. リリース8のアップリンク構成とリリース10のアップリンク構成提案の比較
最大4個のレイヤ／アンテナ
最大1個のレイヤ／アンテナ
図6. リリース8 LTEのアンテナ・ポートと空間レイヤの最大数
リリース8：PUSCHとPUCCHが交互に存在するSC-FDMA（本質的
にシングル・キャリア）
提案中のリリース10：PUSCHとPUCCHが同時に存在するクラスタ化SC-FDMA（潜在的にマルチキャリア）
部分的に割り当てられたPUSCH
部分的に割り当てられたPUSCH
下側PUCCH
上側PUCCH
フルに割り当てられたPUSCH
部分的に割り当てられたPUSCH＋PUCCH
部分的に割り当てられたPUSCH＋PUCCH
部分的に割り当てられたPUSCH＋2つのPUCCH
部分的に割り当てられたPUSCHのみ
フルに割り当てられたPUSCH＋PUCCH
17
シングル・ユーザ・ピーク・データ・レートを高め、ITU-Rのスペクトラム効率要件を満たすために、LTE-Advancedでは、ダウンリンクで最大8レイヤと仕様化されているので、UEに8台のレシーバがあれば、ダウンリンクで8x8の空間多重化を実現できます。UEでは最大4台のトランスミッタのサポートが仕様化される予定で、4台のeNBレシーバと組み合わせれば、アップリンクで最大4x4の伝送が可能です。図7を参照してください。
ダウンリンクの機能拡張の定義作業は、80 ％近く完了しています。最大8本のアンテナをサポートするように、UE固有の復調基準信号（DMRS）のパターンが変更される予定です。CSIコードブック・デザインのUEからのフィードバックについては、チャネル状態情報基準信号（CSI-RS）とそれに関連する変更が行われます。ダウンリンク制御シグナリングについても、同様の変更が行われる予定です。
ランク1～ 4のDMRSの仕様を図8に示します。ランク5～ 8のDMRSのサポートは、リリース10では定義されていませんが、今後のリリースで除外されるとは限りません。リリース10では、純粋な8レイヤ空間多重化方式ではなく、4本のアンテナによるビームステアリングによって強化された2レイヤ空間多重化に重点を置いていますが、この方式ではピーク・レートは向上しますが、UEに受信アンテナが8本必要です。
最大8個のレイヤ／アンテナ
最大4個のレイヤ／アンテナ
図7. LTE-Advancedのアンテナ・ポートと空間レイヤの最大数
0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l
ダウンリンクのその他すべてのサブフレーム
0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l
偶数のスロット 奇数のスロット
アンテナ・ポート7
偶数のスロット 奇数のスロット
アンテナ・ポート8
偶数のスロット 奇数のスロット
アンテナ・ポート9
偶数のスロット 奇数のスロット
アンテナ・ポート10
7R 7R 7R 7R
7R7R7R7R
7R 7R 7R 7R 8R 8R 8R 8R
8R 8R 8R 8R
8R 8R 8R 8R
9R 9R 9R 9R
9R 9R 9R 9R
9R 9R 9R 9R
10R 10R 10R 10R
10R 10R 10R 10R
10R 10R 10R 10R
図8. UE固有の基準信号のマッピング。アンテナ・ポート7、8、9、10（ノーマル巡回プリフィックス）[17]
18
CSI-RSがダウンリンクに導入されているので、RSにUE固有の重み付けをして、CSIのフィードバックに基づいてUEのチャネル測定を行うことができます。このように、UE固有のRSの動作はプリコード・データ（PDSCH）の動作（すでにUEごとに最適化済み）をトラッキングします。この他にも、CSI-RSのデザインは、より大きな再利用係数を使用できるという点で従来のCRSより優れ、セル間干渉キャンセル（ICIC）の導入がより現実的になっています。図9に、2/4/8アンテナ・ポートに対するCSI-RSのマッピング提案を示します。
図10に、シングル入力のUEのアンテナに見られるような、EPAチャネル経由で伝送される10 MHz FDD信号に対するリソース・ブロック（RB）の割り当てを示します。この特殊なシグナリング構成は、Agilent SystemVueとそのLTE-Advancedリリース10ライブラリの「ベータ」版を使用して作成されました。
図10に示されている割り当ては、10 MHzのFDDダウンリンク信号の最初の2つのサブフレーム内の中央の12個のRBから抽出されています。ノーマル巡回プリフィックスが採用されています。各サブフレームの最初の2個のシンボルは、PDCCH用に確保されています。リリース8ではチャネルの中央がPDSCHに使用されてきましたが、リリース10では外側のRBがPDSCHに使用されます。割り当てには、セル固有のRSとリリース10のDMRSが含まれています。
偶数のスロット 奇数のスロット 偶数のスロット 奇数のスロット 偶数のスロット 奇数のスロット 偶数のスロット 奇数のスロット
0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l
0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l 0=l 6=l
15R 15R 16R 16R
17R 17R 18R 18R
19R 19R20R 20R
21R 21R22R 22R
図9. CSI基準信号のマッピング（CSI構成0、ノーマル巡回プリフィックス）[18]
図10. LTE-Advancedにおけるリソース・ブロックの割り当て例
19
8Txの場合については、新しいコードブックの原則について合意しましたが、2Txと4Txの場合については、リリース8のコードブックで十分であるとして再利用される予定です。ただし、MU-MIMOとSU-MIMOの両方のCQI/PMI/RIの確度を向上させるために、いくつかの提案が検討されています。
• 不定期PUSCH CQIモード3-2（サブバンドのCQI＋サブバンドのPMI）
• リリース8の定期PUCCH CQIモード2-1の拡張（サブバンドのPMI）
• MUのCQIの向上
• CQIに関する干渉測定機能の向上
• UEのMU-MIMOとSU-MIMOの両方のPMI目標値の導出手順
定期PUCCHモード（1-1および2-1）の拡張に加えて、リリース8の不定期PUSCH CQIフィードバック・モードの一部（1-2、2-2、3-1）の拡張が提案されています。
以下を含む、ダウンリンク制御シグナリングのさまざまな変更について合意しています。
• MU-MIMO動作用の2個の直交DMRSポートと2個のスクランブル・シーケンスのサポート
• 1個のRBが複数のUEにスケジューリングされるMU-MIMOの場合の追加シグナリングなし
• SU-MIMOとMU-MIMOの間の新しい8Tx SU-MIMOモードの動的切り替えのサポートの追加
アップリンクのマルチアンテナ伝送の定義についても、同様の作業が進められています。リリース8とリリース9ではシングル・アンテナ・アップリンク伝送しか定義されていなかったため、リリース10の作業はマルチ・アンテナ・ダウンリンク伝送の場合と同様の機能拡張ではありません。マルチ・アンテナ・ダウンリンク伝送は、リリース8では4本のアンテナに対して定義されていたため、リリース10では8本のアンテナに拡張されます。重要な課題は、2つ以上のPUSCH間のアップリンク制御情報（UCI）の多重化の方法です。これはまた、キャリア・アグリゲーションでも問題となります。HARQ、RI、CQI、PMI用のリソースのサイズについては、基本的な合意に達しています。アップリンクSU-MIMOのダウンリンクでのPHICHのマッピングと、アップリンクDMRSの巡回シフト／直交カバー・コード（OCC）の定義については、合意に達しています。さらに音声基準シンボル（SRS）の機能拡張が提案されました。
UEとeNBの無線性能に関してはまだ議論の初期段階で、2011年6月までに作業が完了する見込みはありませんが、マルチ・アンテナ伝送の物理層の定義はかなり進んでいます。
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リリース10以降：検討中のテクノロジー
協調マルチポイント送受信
協調マルチポイント（CoMP）は、MIMOの進化バージョンで、高負荷／低負荷シナリオで高いデータ・レート、セル端スループット、システム・スループットを実現するための性能向上の手段として、研究が進められています。
図11では、従来のMIMOダウンリンク空間多重化と協調マルチポイントを比較しています。この2つの方式の最も明確な違いは、協調マルチポイントでは、トランスミッタを物理的に同じ位置に配置する必要はなく、何らかのタイプの高速データ接続によってリンクすることにより、ペイロード・データを共有できることです。
ダウンリンクに協調マルチポイントを採用することにより、2箇所以上の物理的に離れている場所からの協調スケジューリング／ビームフォーミングを実現できます。これらの機能では、移動機に送信するのに必要なデータがサービング・セルの1つだけに存在していなければならないため、CoMPの潜在能力を最大限に活用できません。ただし、コヒーレント結合（協調MIMOまたはネットワークMIMOとも呼ばれる）を使用した場合は、より高度な伝送が可能です。
CoMP MIMO手法では、すべての送信エンティティ間でシンボル・レベルのデータを高速に通信する必要があります（図11の右側のeNB1とeNB2の間のラインを参照）。ベースバンド・データの共有には、LTE X2インタフェース（基地局間のメッシュ・ベースのインタフェース）による物理リンクが使用されるものと思われます。
CoMPで使用されるコヒーレント結合は、同じ信号が異なるセルから送信されるCDMAシステムでよく知られているソフト結合またはソフト・ハンドオーバと多少似ています。ただし、コヒーレント結合を用いた場合は、基地局から送信されるデータ・ストリームは同じではありません。これらの異なるデータ・ストリームは、UEが異なるデータ・ストリームをデコードできる可能性を最大化するように処理されます。アップリンクでは、基地局間協調の採用はそれほど進んでいませんが、これは単に、2台以上のUEが異なる場所から送信している場合に、UE間でデータを共有してプリコード化するための現実的な仕組みがないからです。このため、アップリンクでは、より単純な協調スケジューリング手法を使用するしかありません。その反面、eNBのレシーバで復調前に受信データを共有できる可能性が高いので、より高度な復調が可能です。欠点は、10 MHzの信号の場合で、関係するeNB間のバックホールで5 Gbpsの短い接続遅延が生じる可能性があることです。
Rx0
Rx1
Tx0
Tx1
Rx0
Rx1
Tx0
Tx1
従来のMIMO：同じ位置での送信
eNB UE eNB 2 UE
協調マルチポイント
図11. 従来のダウンリンクMIMOと協調マルチポイントの比較
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協調マルチポイントのシミュレーションから、システムに十分に負荷がかけられていない場合には、CoMPプロセスで高い性能利得を実現できることがわかります。しかし、システムにかかる負荷が増加するにつれて、こうした利得は低下して行きます。3GPPの最近のシミュレーション・データからは、初期の性能向上が5 ％～ 15 ％の範囲であったことがわかります。仕様の最終決定スケジュールから、協調マルチポイントをリリース10で提案し続けるにはこれでは不十分であると見なされました。また、EASY-Cテストベッドでの最近の検証結果からは、干渉が最小限もしくは干渉がない負荷の軽いネットワークでは、性能利得に限界がありました[19]。協調マルチポイントは、3GPPリリース11に向けてさらに検討が続けられる予定です。システム・レベルの性能利得が大きく、エミュレートするのが困難なので、CoMPのeNBテストに何が必要かははっきりしないままです。
リレー
困難な状況においてカバレージを向上させるもう1つの方法は、リレー方式を採用することです。リレーは主に、都市部／屋内のスループットの向上、デッドゾーン・カバレージの追加、農村部におけるカバレージの拡大に使用されます。
リレー方式の概念は新しいものではありませんが、高度化が進んでいます。図12に代表的なシナリオを示します。リレー・ノード（RN）は、ドナー・セル経由で無線アクセス・ネットワークに無線接続されます。リリース10に関する提案では、RNは以下のいずれかの方法でドナー・セルのeNB（DeNB）に接続されます。
• 帯域内（チャネル内）。DeNB-RNリンクがRN-UEリンクと同じ搬送波周波数を共有します。
• 帯域外。DeNB-RNリンクがRN-UEリンクと異なる搬送波周波数で動作します。
最も基本的な従来のリレー手法は無線リピータを使用するもので、ダウンリンク／アップリンクの信号を受信し、増幅してから転送することにより、カバレージが狭い領域に対応します。この図では、セル端またはカバレージの狭い他の領域に、リピータを配置できます。無線リピータは、RFレベルでだけ動作する比較的シンプルなデバイスです。通常は、周波数バンド全体を受信／転送するので、慎重に配置する必要があります。一般に、リピータはカバレージを向上させることはできますが、実質的な容量を増やすことにはなりません。
DeNB
RN
eNB
RN
RN
セル端
無線バックホール
マルチホップ・リレー方式
バックホール配線されていないカバレージが狭い領域
図12. チャネル内リレーとバックホール
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レイヤ2のより高度なリレーは、送信データを転送前にデコードすることができます。このため、トラフィックを選択して、RNに対してローカルにあるUEとの間で転送することができるので、すべてのトラフィックを転送する従来のリレーによる干渉を最小限に抑えることができます。この種のリレーの場合は、RNでプロトコル・スタックが終端されるレベルによっては、リレー固有の規格を作成する必要があります。RNのプロトコル・スタックをレイヤ3まで拡大して通常のeNBと同じように動作する無線ルータを構築し、標準的なエア・インタフェース・プロトコルを使用して、独自のリソース割り当てとスケジューリングを実行することにより、これはおおむね回避できます。
中継局の概念は、最適なバックホールがないとセルラ・ネットワークが使用できなくなる可能性のある密度の低い配備にも適用できます。帯域内またはチャネル内バックホールの使用は、高速ポイントツーポイント接続を使用してネットワークの残りの部分で不要な干渉が発生しないようにすることによって最適化できます。マルチホップ・リレー方式も可能です（図12を参照）。この場合は、信号はDeNBから最初のRNに送信され、さらに次のRNを経由して、最後にUEに送信されます。UEから戻ってくるアップリンク信号は、複数のRNを経由して、DeNBに送り返されます。チャネルをUEとバックホール・トラフィックに分割できるので、この手法はOFDMAシステムのチャネル内で実行できます。DeNBとRNの間のリンク・バジェットが良好になるようにして、リレー・トラフィックのバックホールにサブフレームの一部を使用できるようにすることができます。これらのサブフレームは、MBSFN（Multimedia Broadcast in a Single Frequency Network）用に割り当てられていた可能性のあるフレームです。
リリース10では、リレー方式のRANの側面については進展しつつありますが、ネットワーク・セキュリティの側面はリリース11まで遅れる可能性があります。この遅延がRANの規格化に影響を及ぼすことはないかもしれませんが、配備に影響が及ぶ可能性があります。
ヘテロジーニアス・ネットワークのサポート
リリース10では、消費電力の小さいノード（ピコセル、フェムトセル、リピータ、RNなど）とマクロセルが混在するヘテロジーニアス・ネットワークのサポート・ニーズに対応する予定です。評価中の配備シナリオは、TR 36.814の付録Aに記載されています[20]。
ネットワークの複雑化が進むにつれて、無線リソースの管理の問題の重要性が増しています。新しい自己最適化ネットワーク（SON）機能など、無線リソースの高度な管理方法を開発するための作業が進められています。リリース10の仕様ではまた、ネットワーク効率の向上とインフラ・コストの削減を実現する方法として、リリース9で導入されたフェムトセルやホーム基地局（HeNB）の使用に引き続き重点を置いています。
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インターネット
移動体通信サービス・プロバイダのネットワーク
HeNB間
ハンドオーバ
HeNB
HeNBローカル
UE
ローカルUE
図13. ヘテロジーニアス・ネットワークにおけるフェムトセルの配置
LTE自己最適化ネットワークの機能拡張
今日のセルラ・システムは非常に中央集権的に計画されていて、ネットワークへの新しいノードの追加には、コストと時間のかかる作業や、最適化のためのサイト訪問などの配備上の問題を伴います。多少制限のあるSON機能がリリース8で導入されましたが、リリース9およびリリース10ではさらに入念に検討されています。
SONの目的は、新しいノードの導入とネットワークの管理に要する労力を大幅に軽減することです。基地局に接続するための運用保守（O&M）インタフェースはもちろん、無線計画にも影響を及ぼします。
SONの主な側面は以下のようにまとめることができます。
• 自己設定：O&Mインタフェースとネットワーク管理モジュールにより、新しいフェムトセルの導入などの特定のイベントの1回限りの自動化プロセス
• 自己最適化：UE/基地局測定などの環境データを使用して、構成プロセスで設定された制約の範囲内で現在のネットワークの設定を最適化する連続プロセス
• 自己回復：劇的に変化する干渉条件や、UEのマクロセルとフェムトセル間の切り替えが途切れることのないピンポン状態の検出など、異常な状況に起因する例外イベントからの回復プロセス
HeNBモビリティ拡張
リリース10の中で重要な位置を占めるネットワーク機能の拡張にフェムトセル、すなわち、ホームeNode B（HeNB）があります。
3GPPのUMTSへのフェムトセルの導入作業はリリース8を通して進められていましたが、リリース9ではLTE HeNBにまで拡大されました。リリース9では、着信時のモビリティ（マクロセルからHeNBへ）だけが完全に仕様化されました。リリース10では、HeNB間のモビリティを実現するための機能拡張がさらに追加される予定です。現在、HeNB間のモビリティの実現に関する3つの提案が検討されていて、2010年12月には決定される見込みです。この機能は、企業向けに展開するには非常に重要です。フェムトセルの概念はLTE/LTE-Advancedに固有のものではありませんが、LTEでは、UMTSやGSMなどの従来のシステムに昔ながらのデザインを取り入れるのではなく、このテクノロジーを最初から導入することができます。図13に、フェムトセルの配置を示します。
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無線機の配備という観点からは、フェムトセルは大きなセル内の一部で動作します。無線チャネルは、大きなセルと共有されるチャネルか（同一チャネル配備と呼ばれる）、専用チャネルです。フェムトセルの概念は基本的にはリレー方式とは異なります。これは、フェムトセルのコア・ネットワークへの接続が、マクロセルへの無線接続ではなく、既存のDSLまたはケーブル・インターネット接続によってローカルに提供されるためです。ほとんどのフェムトセルは屋内に配置されるため、フェムトセルとマクロセルを簡単に分離できます。図13に示されているのも、マクロセルのカバレージ領域外のフェムトセルです。この図からは、フェムトセルを使用することにより、DSLサービスは提供されているが自分でプロバイダを選択することができない農村部でも、ローカル・セルラ・カバレージを提供できる可能性があることがわかります。
「フェムトセル」という用語からは、既存のシステムとの大きな違いがカバレージ領域であるということがわかりますが、フェムトセルの特性を定義する方がカバレージ領域だけを定義するよりもはるかに困難です。インフラ・コスト／資金調達、バックホールの方法、ネットワークの計画／配備／サービス品質／制御、モビリティ／データ・スループット性能などを考慮する必要があります。
フェムトセルの主な配置シナリオは、以下の2つの地域への配置です。
• 同一チャネル配備を使用しているカバレージが狭いまたはない農村部への配置
• 高速データ・レートと大容量を実現するための密集地域への配置
どちらの場合も、プロバイダは、フェムトセルを限定された加入者グループ（CSG）のUE用に配備するか、オープン・アクセス用に配備するか決定しなければなりません。同一チャネルCSGの場合は、密集地域へのフェムトセルの配備がマクロセルの障害となる可能性があることが問題となりますが、価格設定などのこの他の実用上の考慮事項は、商用上の問題と見なすことができます。
フェムトセルの導入にはかなりのメリットがありそうですが、問題も多くあります。以下の問題の多くは解決が必要ですが、一部の問題については、リリース10で取り組んでいます。
• マクロ・ネットワークへの干渉を低減するためのさまざまな認識手法
• 無線リソースの管理要件
• ユーザによる独自のセルラ・ネットワークの構築に関連するセキュリティ上の問題への対処
• 地理的位置およびローミングに関するさまざまな側面の検証
• オープン・アクセス運用とクローズド・アクセス運用のビジネス・モデル
• 1つのフェムトセルでの複数のネットワークのサポート
• バックホールの所有権とネットワークの中立性の問題
• マクロセルとフェムトセルのバランスのとれた最適な相互運用による不要なハンドオーバの最小化
• 固定広帯域バックホール接続、特に対称帯域幅、優先順位付け、輻輳管理が必要なサービスを提供するアップリンクにおけるボトルネックの解消
• リアルタイム・サービス（音声サービスなど）や保証ビット・レートを必要とするアプリケーションのQoSの管理
• アクセス制御による限定加入者グループへのローカル・アクセス／リモート・アクセスの提供
• 自己設定、自己組織化、自己最適化、自己回復（障害管理や障害からの回復を含む）機能
• セキュリティ、バックホール保護、デバイス／ユーザ認証
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こうした問題はありますが、フェムトセルを導入することにより、マクロ・ネットワークの約100倍の平均データ・レートと容量の向上を実現できることが、調査によって判明しています。その反面、フェムトセルを導入してもマクロセルラ・システムのモビリティは確保されません。また、表8に示すように、これらのシステムの使用モデルには違いがあります。これらの理由から、フェムトセル／ホットストップの配備は、マクロセル／マイクロセルに対抗するものではなく、補完するものと考えるべきです。
表8. マクロセル／マイクロセルの使用モデルとフェムトセル／ホットスポットの使用モデルの比較
マクロ／マイクロセル フェムトセル／ホットスポットユビキタス・モバイル・データ／音声 日和見的非定住データ
モビリティ／連続カバレージ ホットスポット・カバレージ
QoS管理可能 価値の低いデータの限定的なQoS
容量／データ・レートの制限 コストの配分（安くはない）
高コスト、高価値トラフィックに対応可能 無料または有料
通常は屋外／移動時 屋内／固定
固定無線宅内機器（CPE）
3GPP仕様で用いられる宅内機器とは、固定位置にあるUEのことです。2つの主な配備シナリオが、TR 36.807に示されています（図14を参照）。
CPEの主な利点は、より高性能のアンテナを使用することにより配置を最適化できること、出力パワーが標準的なUE（23 dBm）に比べて大きい（最大27 dBm）と定義されていることです。また宅内機器は、バッテリ駆動されることが少ないので、設計の自由度が高く、無線機の性能を最適化できます。屋内シナリオには無指向性アンテナが必要になる可能性があるのに対して、屋外シナリオは何らかの指向性アンテナを使用して配備される可能性があります。
アンテナの位置調整が可能、出力パワーが大きい、固定位置、消費電力の心配が少ないということから、代表的な移動UEで実現可能な性能が激変します。このような優れた無線性能は、高性能の広帯域サービスを提供するためにLTEが採用される可能性がある場所、例えば、農村部で特に有用です。このような配備は、アナログ・テレビからデジタル・テレビへの切り替えによって解放されるスペクトラムの有効な利用法であると考えられています。
図14. CPEの配備シナリオ（36.807の図9.2-1）[21]
CPEの屋内配備シナリオ CPEの屋外配備シナリオ
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デザインおよびテスト上の問題
LTEを進化させたLTE-Advancedおよびリリース10は、エンジニアに多くの問題をもたらします。LTE規格は新しい上に、きわめて複雑であり、複数のチャネル帯域幅、ダウリンクとアップリンクで異なる伝送方式、周波数ドメインとタイム・ドメインの両方のデュプレックス（FDDおよびTDD）伝送モード、MIMOアンテナ手法などが採用されています。LTEとLTE-Advancedは、ここしばらくの間は、2G/3Gセルラ・システムと共存して行かなければならないため、相互運用の必要性や干渉の可能性が重大な問題であることに変わりはありません。障害の多い無線環境で、LTEは性能目標が非常に高く設定されていますが、LTE-Advancedではさらに高く設定されています。
キャリア・アグリゲーション
キャリア・アグリゲーションは、基地局にとって問題であるとは考えられていませんが、UEにとって重大な問題となることは間違いなく、複数の同時送受信機に対応する必要があります。隣接しない複数の同時送信機の追加により、スプリアスの管理やセルフ・ブロッキングの面で非常に問題のある無線環境が生まれます。必須のMIMOを用いた同時送受信は、アンテナのデザイン上の問題に拍車をかけることになります。
キャリア・アグリゲーションが仕様に与える具体的な影響は、基準となるUEのアーキテクチャによって異なるため、いくつかはまだ検討中です。結論が出るまでは、キャリア・アグリゲーションの性能要件は決定されません。
キャリア・アグリゲーション信号の作成
キャリア・アグリゲーションの概念を説明するために、いくつかの例をAgilentのSystemVueデザイン・ソフトウェアを使用して説明します。SystemVueは、上位レベルのシステムのデザイン／検証に使用できます。
キャリア・アグリゲーションをトランスミッタのアーキテクチャに実装するためにさまざまなオプションがありますが、主に周波数分離に依存します。周波数分離は、コンポーネント・キャリアが以下の場所で組み合わされる場合に大きな影響を及ぼします。
• デジタル・ベースバンド
• RFミキサの前のアナログ波形
• RFミキサの後で、パワーアンプ（PA）の前
• PAの後
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帯域間集約
隣接（CC） 非隣接（CC） 非隣接（CC）
A 可
B 可 可
C 可 可
可 可 D
X その他
Txの特性
概要（Txのアーキテクチャ） オプション 帯域内集約
シングル（ベースバンド＋IFFT＋DAC＋ミキサ＋PA）
マルチ（ベースバンド＋IFFT＋DAC＋ミキサ）、ローパワー・コンバイナ（RF）、シングルPA
マルチ（ベースバンド＋IFFT＋DAC）、シングル（ステージ1 IFミキサ＋コンバイナ／ステージ2 RFミキサ＋PA）
マルチ（ベースバンド＋IFFT＋DAC＋ミキサ＋PA）、1本のアンテナまたは2本のアンテナに接続するハイパワー・コンバイナ
可＋（集約するEUTRAバンドによる）
マルチプレクサ1および2のBB
IFFT D/A RF PA
L1
L1
RF PA
RF PA
マルチプレクサ1のBB
IFFT D/A
マルチプレクサ2のBB
IFFT D/A
RFフィルタ
RF PARFフィルタ
L2
L1マルチプレクサ1の
BBIFFT D/A
IFFT D/A
RF PA
RFフィルタ
L2
L1マルチプレクサ1
のBBIFFT D/A
マルチプレクサ2のBB
IFFT D/A
RFフィルタ
RFフィルタ
L2
RFフィルタ
マルチプレクサ2のBB
図15. 各種キャリア・アグリゲーション・シナリオのUE用のトランスミッタのアーキテクチャ （36.912 V9.3.0 2010-06の図11.3.2.1-1）
図15に示されているトランスミッタのアーキテクチャはすべて、Agilent SystemVueソフトウェアで簡単に実現できます。図16からは、キャリア・アグリゲーションを伴うLTE Advancedの信号源を簡単に実現できることがわかります。
図16は、帯域内隣接キャリア・アグリゲーションの例を示したものです。この構造では、各コンポーネント・キャリアが独立した信号チェーンによって処理されると仮定しています。また、この構造は、帯域内と帯域間の両方の非隣接キャリア・アグリゲーションに適用できます。
図16. Agilent SystemVueにおける帯域内キャリア・アグリゲーションの例
図15に、これらのUE用のトランスミッタのアーキテクチャをいくつか示します。
20 MHzコンポーネント・キャリア
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図17からは、バンド7（2600 MHz）から選択された2つの20 MHzコンポーネント・キャリアのスペクトラムが、20.1 MHzの中心周波数間隔（必要な300 kHzの倍数）で集約されていることがわかります。図18は、最初のコンポーネント・キャリア（2630 MHz）内の物理チャネルと物理信号のコンスタレーションを示したものです。
図17. 2つの隣接するコンポーネント・キャリアのキャリア・アグリゲーション・スペクトラム
図18. 最初のコンポーネント・キャリアのコンスタレーション
キャリア・アグリゲーション・スペクトラム
20 MHzコンポーネント・キャリア
20 MHz CC＋20 MHz CCバンド7
スペクトラム（
dBm）
周波数（GHz）
コンスタレーション
虚数
実数
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図19では、3.5 GHzから選択された4つの隣接する20 MHzコンポーネント・キャリアが、20.1 MHzの隣接中心周波数間隔で集約されています。
拡張アップリンク多元接続
アップリンクへのクラスタ化SC-FDMAの導入により、コンポーネント・キャリア内での周波数選択スケジューリングが可能になるので、リンク性能が向上します。また、PUCCHとPUSCHを同時にスケジューリングできるので、遅延が低減します。一方、クラスタ化SC-FDMAでは、PAPRが大幅に高くなるため、トランスミッタのリニアリティの問題が生じます。PUCCHとPUSCHの同時スケジューリングにより、PAPRが高くなります。どちらの機能もチャネル帯域幅内にマルチキャリア信号を作成するため、チャネル内と隣接チャネルにスプリアスが発生する可能性が高くなります。テスト・ツールの機能を拡張して、LTE-Advancedのパワーアンプのチャネル内マルチキャリア信号の作成／解析機能を備える必要があります。
図20に、チャネル端での2つのPUCCH信号の同時伝送に起因するスプリアスの発生例を示します。
青のトレースは、チャネル端の2つの隣接するRBに起因するスプリアスを示しています。赤のトレースからは、PUCCH信号の同時伝送による影響をシミュレートするためにRBの1つをチャネルのもう一端に移動したときに、スプリアスの発生が増加したことがわかります。数箇所で、スプリアスが約40 dB増加していますが、パワーアンプ（PA）のリニアリティを大幅に高めるか、最高動作レベルを下げる必要があります。スプリアス関連の問題が決着するまでは、どの程度の拡張アップリンクのRF性能要件がリリース10に盛り込まれるかは未定です。
図19. 4つのコンポーネント・キャリアのキャリア・アグリゲーション・スペクトラム
図20. 2つの隣接RBに起因するスプリアスと2つのチャネル端RBに起因するスプリアスの比較
キャリア・アグリゲーション・スペクトラム
4x20 MHzコンポーネント
隣接4x20 MHz CC
スペクトラム（
dBm）
周波数（GHz）
スペクトラムRBW＝100 kHz
周波数（Hz）
振幅（
dBm）
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拡張アップリンク信号のデザイン
図4に、LTE-Advancedのクラスタ化SC-FDMAのブロック図を示しました。図21では、このアップリンクの伝送方式をAgilent SystemVueモデルを使用して実現しています。各モデルの入出力をモニタできます。
拡張マルチアンテナ伝送
高次のMIMOでは、キャリア・アグリゲーションと同じように、同時トランシーバの必要性が高まるものと思われます。ただし、MIMOにはアンテナ数が増えるという問題もあるため、MIMOアンテナ間の相関を除去する必要があります。LTE-AdvancedのUEの狭い空間で動作する、優れた相関除去機能を備えたマルチバンドMIMOアンテナをデザインすることは特に困難です。運用ネットワークにおける実際の放射性能の予測に上位のMIMO端末のテストを使用することはもうできません。3GPP規格のリリース10の調査項目の1つでは、LTE-Advanced用に定義された上位のMIMOまで拡大可能なMIMO無線（OTA）テストについて検討しています。
MIMOシステムにより得られる受信利得は、アンテナの個数の関数です。このようなシステムの理論的な可能性をシミュレートすることはできますが、実際にはさまざまなことを考慮する必要があるので、商用配備はますます難しくなります。基地局では、すでに小型の4本アンテナ・システムが使用されています。この数を8本に増やして空間多重化およびビームステアリングの可能性を高めるには、塔頂設置型リモート・ラジオ・ヘッド（RRH）を使用して、高価で損失の多い8組のケーブルを塔に敷設しなくて済むようにする必要があります。MIMOシステムの消費電力の増加も、見過ごすことのできない要因です。セクタ当たりのアンテナ数とセル当たりのセクタ数の間にはトレード・オフがあります。セクタ当たりのアンテナ数が8本の3セクタ・セルではなく、セクタ当たりのアンテナ数が4本の6セクタ・セルを使用する方が適している場合もあります。
UEにおける高次MIMOの主な問題点は、アンテナに必要な物理的な空間です。ラップトップ型のデータ専用システムの方が、サイズ、許容パワー、スループット要件で、ハンドヘルド型のデバイスより優位にあることは明らかです。さらに、小型のデバイスでは、チャネル内で空間ビームフォーミングを利用するために必要なアンテナの空間分離を実現することは非常に困難です。この一般的な解決策は、空間分離ではなく垂直偏波を使用して、アンテナ間の相関を低減する方法です。
図21. Agilent SystemVueでのクラスタ化SC-FDMAの実現
その他の物理チャネルと物理信号
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拡張MIMOシステムのデザイン図22は、Agilent SystemVueでデザインした8x4 LTE-Advancedシステムの例です。36.101 8.2.1.4でリリース8用として定義されている既存の閉ループ空間多重化測定を外挿したものです。プリコード化マトリクス指標（PMI）がレシーバからトランスミッタにフィードバックされ、スループットがUEのACK/NACKレポートから計算されます。さまざまなチャネル･モデルを使用して、IMT-Advancedのさまざまな動作環境に対応することができます。
UE CQIレポート含めることにより、空間多重化性能のより高度なテストを現実的な条件で実行でき、適応変調／コード化（AMC）をダウンリンクで使用できます。
リレー
UEから見ると、リレーは完全にトランスペアレントなので、デザイン上の問題はすべてネットワーク側にあります。システムが動作するには、RNからマクロeNBまでのリンク・バジェットが良好でなければなりません。つまり、見通し線を確保する必要があります。リレー方式の運用上の主な問題点は、UEの管理にあります。サービス範囲内にあるRNにハンドオーバし、UEがサービス範囲外に出た時にRNを解放するように、UEに命令する必要があります。このプロセスが適切に管理されていない場合は、セルの性能が意図するとおりに向上せずに、実際には低下する可能性があります。バックホール配線されていない谷間などでは、UEが関係することがないので、マルチホップ・リレー方式のカバレージの管理作業を容易にする必要があります。
まとめ
LTE-Advancedおよびリリース10が無線デザイン・エンジニア／テスト・エンジニアにもたらす可能性のある問題はごくわずかです。4G仕様が発表され、認証プロセスが前進するにつれて、テスト・ベンダも、製品の性能を高め、進化する4Gシステムの性能を検証するための方法を新たに生み出す必要があります。
図22. リリース8用のDLの閉ループ空間多重化測定（36.101 8.2.1.4）の、LTE-Advanced用8x4への拡張例
スループット
チャネル・モデル
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LTE-Advancedの配備に関する展望
業界が支援しているフィールド・テストでは、LTE-Advancedの技術的な概念の多くの実現可能性がすでに実証され、ITUに対する3GPPの提言には、提案の自己評価が盛り込まれ、4Gとして正式に認定するための4Gの要件をLTE-Advancedはすべて満たしていると結論付けています。それでもやはり、LTE-Advancedを配備するタイミングを予測することは難しく、業界の需要と、今日のリリース8/9 LTEの配備の成功に左右される可能性があります。
規格化の観点からは、LTE-AdvancedはLTEより2年近く遅れています。しかし、LTE-Advancedの配備は、多くの理由から、LTEより2年以上遅れる可能性があります。例えば、スペクトラムの利用が限られているためにLTE自体の配備が遅くなる可能性があることや、2G/3Gシステムの配備／成功が続くことがその理由に挙げられます。さらに、LTE-Advancedではシステムやデバイスの複雑さが非常に増加するので、業界が対応するようになるまでには時間がかかるものと思われます。
LTE-Advanced開発者向けのデザイン／テスト・ツール
LTE/無線通信用のデザイン／テスト製品のリーダとして、Agilentは、複雑なLTEテクノロジーの実装を詳細に解析するために必要なツールを提供しています。
Agilent SystemVueを使用すれば、LTE Advancedの機能を初期の研究開発の段階で検証でき、最新規格に準拠したシステムのアルゴリズム・デザインや製品開発が容易になります。SystemVueは、無線通信システムの物理層（PHY）に重点を置いた、エレクトロニック・システム・レベルのデザイン用のAgilentのエレクトロニック・デザイン・オートメーション（EDA）環境です。SystemVueは、システム・アーキテクトやアルゴリズム開発者向けの革新的な信号処理技術、正確なRFシステム・モデリング、テスト機器とのリンク、アルゴリズム・レベルのリファレンスIP/アプリケーションを兼ね備えています。
3GPP LTEデザイン・コミュニティ向けには、演算/C++/グラフィカル・アルゴリズム・モデリング・インタフェース、LTEリリース8専用の「ゴールデン・リファレンス」ブロックセット（コンパイル済み／ソース・コードIP）、デジタル・プリディストーション、8x8 MIMOチャネルのレイアウト・モデリング／フェージングを提供しています。LTE-Advancedにも間もなく対応する予定です。概念からハードウェアの作成、テストまでのリンクにより、SystemVueは、LTE Advancedレイヤ1システムのアーキテクチャの検証とモデル・ベースのデザインを加速します。また、エンタープライズ・レベルのデザイン・フローにもリンクしているので、全体的な検証作業を軽減できます。SystemVueは、ハードウェアの性能を実際に提供する前に詳細に解析できる有用な補完的環境で、次世代のシステム性能の実現に取り組むクロスドメインRF/ベースバンド製品チームは、初期の規格調査から製品開発に簡単に移行できます。
Agilentでは、ベースバンド・エミュレータ、シグナル・アナライザ、信号源、基地局エミュレータ、パワー・メータ／センサ、ロジック・アナライザ、オシロスコープ、信号作成ソフトウェアなどの、LTEデザイン／テスト製品を豊富に取り揃えています。トランスミッタ／レシーバ・テストでは、Agilent Xシリーズ・シグナル・アナライザ／信号発生器と既存のLTEソフトウェアを組み合わせて、リリース8と互換性のあるLTE-Advancedコンポーネント・キャリア（CC）を作成／解析できます。
LTE-Advancedはリリース10以降で定義されるため、Agilentの製品は、規格に準拠した高度な機能拡張や機能により、最新のテスト要件に対応する予定です。
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参考資料 [1] 3GPPプレスリリース、“3GPP Partners propose IMT-Advanced radio”、ジュネーブ、2009年10月8日。
[2] http://www.3gpp.org/LTE
[3] http://www.globalcertificationforum.org/WebSite/Public/LTE_Certification.aspx
[4] http://3gpp.org/ITU-R-Confers-IMT-Advanced-4G
[5] ITU-R M [IMT-TECH]、“Requirements related to technical performance for IMT-Advanced radio interface（s）”、2008年8月。
[6] 3GPP TR 36.913 V9.0.0（2009-12）:http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/36_series/36.913.
[7] http://www.3gpp.org/LTE-Advanced
[8] http://www.3gpp.org/IMG/pdf/2009_10_3gpp_IMT.pdf
[9] 3GPP TSG RAN Tdoc RP-070466
[10] 3GPP TR 36.913 V9.0.0（2009-12）、“Requirements for Further Advancements of E-UTRA（LTE-Advanced）”。
[11] ITU-R M.[IMT-TECH] “Requirements related to technical performance for IMT-Advanced radio interface（s）”、2008年8月。
[12] 3GPP TR 36.814、www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/36_series/36.814/
[13] 3GPP IMT-Advanced評価ワークショップに関する記事、http://www.3gpp.org/ftp/ workshop/2009-12-17_ITU-R_IMT-Adv_eval/docs/
[14] 3GPP TR 36.807 ftp.3gpp.org/Specs/html-info/36807.htm
[15] 3GPP TS 36.211 V10.0.0
[16] ftp://ftp.3gpp.org/tsg_ran/TSG_RAN/TSGR_48/Docs/RP-100661.zip ftp://ftp.3gpp.org/tsg_ran/WG4_Radio/TSGR4_56/Documents/R4-102882.zip
[17] ftp.3gpp.org/tsg_ran/WG1_RL1/TSGR1_61b/Docs/R1-104177.zip
[18] ftp.3gpp.org/tsg_ran/WG1_RL1/TSGR1_61b/Docs/R1-104263.zip
[19] http://www.easy-c.de/PublicWS_eng_Fachmedien.pdf
[20] 3GPP TR 36.814 V9.0.0, A2.1.1.2
[21] http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36807.htm
[22] ftp://ftp.3gpp.org/tsg_ran/WG4_Radio/TSGR4_54/Documents/R4-100427.zip
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略語 2G Second Generation（第2世代）3G Third Generation（第3世代）3GPP Third Generation Partnership Project（第3世代移動体通信システ
ム標準化プロジェクト）4G Fourth Generation（第4世代）ACK/NACK Acknowledgement/Negative Acknowledgement（確認応答／否定
応答）AMC Adaptive Modulation and Coding（適応変調／コード化）ARQ Automatic Repeat Request（自動再送要求）BS Base Station（基地局）BW Bandwidth（帯域幅）CA Carrier Aggregation（キャリア・アグリゲーション）CC Component Carrier（コンポーネント・キャリア）CDMA Code Division Multiple Access（コード分割多元接続）CoMP Cooperative Multipoint（協調マルチポイント）CPE Customer Premises Equipment（宅内機器）CQI Channel Quality Indicator（チャネル品質指標）CRS Cell-specific Reference Signal（セル固有の基準信号）CSG Closed Subscriber Group（限定加入者グループ）CSI-RS Channel State Information Reference Signals（チャネル状態情報
基準信号）DeNB Donor-cell Enhanced Node B（ドナーセル・エンハンスド・ノードB）DFT-S-OFDM Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency
Division Multiplexing（離散フーリエ変換拡散直交周波数分割多重化方式）
DL Downlink（ダウンリンク）DLMA Downlink Multiple Antenna（ダウンリンク・マルチアンテナ）DL-SCH Downlink Shared Channel（ダウンリンク共有チャネル）DMRS Demodulation Reference Signal（復調基準信号）DSL Digital Subscriber Line（デジタル加入者ライン）EDA Electronic Design Automation（エレクトロニック・デザイン・オー
トメーション）E-DCH Enhanced Dedicated Channel（拡張専用チャネル）EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution（GSM Evolutionのエン
ハンスド・データ・レート）eNB Evolved Node BEPA Extended Pedestrian-A（拡張歩行者A）E-UTRA Evolved Universal Terrestrial Radio Access（次世代ユニバーサル
地上無線アクセス）E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network（次世代ユニ
バーサル地上無線アクセス・ネットワーク）FDD Frequency Division Duplex（周波数分割デュプレックス）GCF Global Certification ForumGPRS General Packet Radio Service（汎用パケット無線サービス）GSM Global System for Mobile Communication（移動体通信用グローバ
ル・システム）HARQ Hybrid Automatic Repeat Request（ハイブリッド自動再送要求）HeNB Home eNB（ホームeNB）HSCSD High Speed Circuit Switched Data（高速回線交換データ）HSDPA High Speed Downlink Packet Access（高速ダウンリンク・パケット・
アクセス）HSPA High Speed Packet Access（高速パケット・アクセス）HSUPA High Speed Uplink Packet Access（高速アップリンク・パケット・
アクセス）ICIC Inter Cell Interference Cancellation（セル間干渉のキャンセル）IMT International Mobile TelecommunicationsIMT-Advanced International Mobile Telecommunications Advanced（4G）IMT-2000 International Mobile Telecommunications 2000 project（3G）ISD Inter-Site Distance（サイト間距離）ITU International Telecommunications Union（国際電気通信連合）ITU-R ITU-Radiocommunications Sector（ITUの無線通信部門）LCR-TDD Low Chip Rate Time Division Duplex（低チップ・レート時分割デュ
プレックス）LTE Long Term Evolution
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LTE-A LTE-AdvancedMAC Medium Access Control（メディア・アクセス制御）MIMO Multiple Input Multiple Output（マルチ入力マルチ出力）MU-MIMO Multiple User MIMO（マルチユーザMIMO）O&M Operations and Maintenance（運用／保守）OCC Orthogonal Cover Code（直交カバー・コード）OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing（直交周波数分割多
重化方式）OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access（直交周波数分割
多元接続）PA Power Amplifier（パワーアンプ）PAPR Peak to Average Power Ratio（ピーク対アベレージ・パワー比）PCFICH Physical Control Format Indicator Channel（物理制御フォーマッ
ト・インジケータ・チャネル）PDCCH Physical Downlink Control Channel（物理ダウンリンク制御チャネ
ル）PDS Packet Data System（パケット・データ・システム）PHICH Physical Hybrid ARQ Indicator Channel（物理ハイブリッドARQ
インジケータ・チャネル）PHY Physical Layer（物理層）PMI Precoding Matrix Indicator（プリコード化マトリクス指標）PUCCH Physical Uplink Control Channel（物理アップリンク制御チャネル）PUSCH Physical Uplink Shared Channel（物理アップリンク共有チャネル）QAM Quadrature Amplitude Modulation（直交振幅変調）QoS Quality of Service（クオリティ・オブ・サービス）QPSK Quadrature Phase Shift Keying（4相位相シフト・キーイング）RAN Radio Access Network（無線アクセス・ネットワーク）RB Resource Block（リソース・ブロック）RF Radio Frequency（無線周波数）RI Rank Indicator（ランク指標）RIT Radio Interface Technology（無線機インタフェース・テクノロジー）RN Relay Node（リレー・ノード）RS Reference Signal（基準信号）RX Receiver（レシーバ）SAE System Architecture EvolutionSC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access（シングル・
キャリア周波数分割多元接続）SISO Single Input Single Output（シングル入力シングル出力）SON Self Optimizing Network（自己最適化ネットワーク）SRS Sounding Reference Signal（音声基準信号）SU-MIMO Single User MIMO（シングルユーザMIMO）TB Transport Block（トランスポート・ブロック）TDD Time Division Duplex（時分割デュプレックス）TD-SCDMA Time Division Synchronous Code Division Multiple Access（時
分割同期コード分割多元接続）TR Technical Report（テクニカル・レポート） TS Technical Specification（技術仕様）TTI Transmission Time Interval（伝送時間間隔）TX Transmitter（トランスミッタ）UCI Uplink Control Information（アップリンク制御情報）UE User Equipment（ユーザ機器）UL Uplink（アップリンク）ULMA Uplink Multiple Antenna（アップリンク・マルチアンテナ）UL-SCH Uplink Shared Channel（アップリンク共有チャネル）UMTS Universal Mobile Telecommunications System（ユニバーサル・モ
バイル通信システム）UCI Uplink Control Information（アップリンク制御情報）VoIP Voice over Internet ProtocolW-CDMA Wideband CDMA（広帯域CDMA）WP Working Party（作業班）
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