LTE-Advancedの概要と標準化動向

グローバルスタンダード最前線
LTE-Advancedの概要と標準化動向
あ
べ
た
さだゆき
あ
べ
て つ し なかむら たけひろ
安部田 貞行 /阿部 哲士 /中村 武宏
NTTドコモ
ここでは2010年10月にITU-R
導入できるよう，LTEのさらなる高機
の後継システムとしてIMT-Advanced
（International Telecommunication
能化をLTE Rel.9の標準化で推進して
の標 準 化 が進 められており， L T E -
Union-Radiocommunication Sector）
きました．2010年春に完成したLTE
AdvancedはIMT-Advancedの無線
におけるIMT（International Mobile
Rel.9では，Home eNodeB機能の拡
インタフェースとして，ITU-Rにて承
Telecommunications）-Advanced
張，ネットワーク自己最適化機能の拡
認されることが求められました．この
の１つとして承認されましたLTE-
張，位置情報サービスや同報配信サー
ため， L T E - A d v a n c e d は， I M T -
Advancedの標準化経緯および技術の
ビス（MBMS: Multimedia Broad-
A d v a n c e d の最 小 要 求 条 件 をI M T -
概要について解説します．
cast and Multicast Service）など
Advanced標準化のタイムプラン内に
（3）
の新規機能が提供されています ．
LTE導入から
LTE-Advancedに向けて
実現することが要求されました.
そしてNTTドコモは，今後スマート
LTE-Advanced
標準化スケジュール
フォンのさらなる普及に伴うデータト
NTTドコモでは，無線ネットワーク
ラフィックの急増に加えて，ソーシャ
の高速化，高機能化，経済化を実現
ルメディア，ビデオストリーミングサー
I T U - R のI M T - A d v a n c e d および
するため， 3GPP（ Third Genera-
ビスなどの普及により一層増すことが
3GPPのLTE-Advancedの標準化ス
tion Partnership Project）＊ １ にお
予想されるトラフィックの需要にタイ
ケジュールを図１に示します．ITU-R
いて2 0 0 9 年 春 に標 準 化 が完 了 した
ムリにこたえるべく，無線アクセスネッ
では，2007年11月に開催されました
LTE Release8（ LTE Rel.8） 仕 様
トワークのさらなるシステム性能の向
WRC-07（ World Radiocommuni-
に基づく移動通信システムの商用サー
上 を目 指 して， L T E - A d v a n c e d
cation Conference 2007）において
ビスを“Xi（クロッシィ）”というブラ
（LTE Rel.10 and beyond）の標準
IMT用の新たな周波数帯が特定され，
（ 1）
ンド名で2010年12月より開始してい
化 を推 進 しています． 3 G P P では，
2008年３月にはIMT-Advancedの要
ます．LTE Rel.8は，直交マルチアク
2008年３月にNTTドコモがラポータ
求条件および評価条件（5）,（6） ととも
を務 めたL T E - A d v a n c e d のS I
に， I M T - A d v a n c e d の無 線 インタ
セス，周波数領域スケジューリング，
MIMO（Multiple-Input Multiple＊２
Output）
などの高度な無線インタ
フェース技 術 を採 用 し， H S P A
（3）
（Study Item）
が承認され，その後
フェースの提案を募集するサーキュラ
の標準化作業を経てLTE Rel.10の詳
レター＊ ４ が発 出 されました（ 7 ） , （ 8 ）．
細仕様が策定されました．
3GPPでは，ITU-Rからのサーキュラ
（High Speed Packet Access）に比
LTE-Advancedは，LTE Rel.8に
レターの発出を契機として，2008年３
べてさらに高いシステム容量およびセ
対してさらに高いシステム性能を実現
月 にL T E - A d v a n c e d の無 線 インタ
ル端ユーザスループットを実現すると
することに加え，LTE Rel.8からのス
ともに，伝送遅延および接続遅延を大
ムーズなシステム展開を可能にするた
幅に低減するなど，システム性能を大
めに，LTE Rel.8とのバックワードコ
きく改善しています（2）．NTTドコモは，
ンパチビリティ＊３を保つことが重要な
その基本コンセプト提案から仕様完成
要 求 条 件 とされています（ 4 ）． 一 方 ，
に至るまで，3GPPにおいてLTE標準
ITU-R（ International Telecommu-
化推進の中心的役割を担ってきまし
nication Union-Radiocommunication
た．また，将来LTEを用いてユーザの
Sector）では，IMT（International
需要に応じた多様なサービスを安価に
Mobile Telecommunications）-2000
＊1
＊2
＊3
＊4
3GPP：第３世代携帯電話（3G）システム
の仕様の検討・作成を行うプロジェクト．
MIMO：複数のアンテナを組み合わせて
データの送受信の帯域を広げる無線通信
技術．
バックワードコンパチビリティ：通信機器
やソフトウェアなどの製品のバージョンが
上がった際における，以前のバージョンと
の互換性．
サーキュラレター：加盟している国の主管
庁や企業，団体などのメンバに対する連絡
事項を記した文書．
NTT技術ジャーナル 2011.11
51
グローバルスタンダード最前線
2007年
2008年
ITU-R WP5D
No.1
No.2
2009年
No.3 No.4
No.5
2010年
No.6 No.7
No.8
2011年
No.9 No.10
無線インタフェース候補技術の開発
サーキュラ
提案募集
レター発出
ITU
WRC-07
評価
コンセンサス形成
IMT-Advanced
提案募集
IMT-Advanced提案
無線インタフェース勧告作成
LTE-Advaced
無線インタフェース仕様提出
3GPP RAN
3GPP
#38 #39 #40 #41 #42 #43 #44 #45 #46 #47 #48 #49 ワークショップ
第2回ワークショップ
LTE-Advanced
LTE
SI
WI
安定化
図１ IMT-Advanced（ITU）と LTE-Advanced（3GPP）の標準化スケジュール
フェースの基本検討（SI）が開始さ
（4）
れ
，LTE-Advancedの要求条件お
LTE-Advancedの無線インタフェー
スの詳細仕様の検討作業（WI: Work
よび 評 価 条 件 が規 定 されました（ 9 ）．
Item）が開始され，2011年６月まで
その後，L T E - A d v a n c e d の無線イン
に符号化レベルを含む詳細仕様が完成
タフェース技 術 の検 討 が進 められ，
しました.
（10）
た
LTE-Advancedでは上記要求条件
を満たすために，LTE Rel.8をベース
として以下に示すような無線インタ
2 0 0 9 年 1 0 月 にはI T U - R に対 して
LTE- Advancedの提案が行われまし
LTE-Advanced
システム概要
3GPPにおける
LTE-Advancedの要求条件
フェース技術のさらなる高度化が検討
されました．
．この際，3GPPの自己評価結
■Carrier Aggregation（CA）
果において，LTE-AdvancedはIMT-
LTE-Advancedは， LTE Rel.8か
Advancedのすべての要求条件を満足
らのスムーズなシステム展開を可能にす
LTE Rel.8では最大20 MHzまでの
することが示されています．その後，外
るために，LTE Rel.8とのバックワード
帯域幅をサポートすることにより下り
部団体の評価結果などを基に，LTE-
コンパチビリティを保つことが重要な要
リンクで最大300 Mbit/sを実現して
Advancedは2010年10月のITU-Rの
求条件とされました．なおかつLTE
いますが，LTE-Advancedでは，表
Working Party（WP）5D会合にお
Rel.8およびITU-R IMT-Advancedの
のピークデータレートの向上も要求条
いて，IMT-Advancedの無線インタ
最低要求条件より高いシステム性能を
件の１つであり，さらなる広帯域化が
フェースの１つとすることが決定され
（1）
ました
.
3 G P P では2 0 0 9 年 1 2 月 からは，
52
NTT技術ジャーナル 2011.11
（2）
実現することが要求されたのです ．
必 要 とされました． 一 方 でL T E -
LTE Rel.8の 性 能 お よ び LTE-
Advancedは，LTE Rel.8とのバック
Advancedの要求条件を表に示します．
ワードコンパチビリティも確保する必
■マルチアンテナ技術の高度化
要があります．そこで，LTE Rel.8が
図２のように広帯域化によるさらなる
サポートする帯域幅のCC（Compo-
高速化を実現するとともに，Rel.8/9
LTE Rel.8では，下りリンクで最大
nent Carrier）と呼ばれる周波数ブ
端末とRel.10端末を同一周波数およ
４レイヤまでのシングルユーザMIMO
ロックを複数組み合わせることにより，
（3）
び時間内でサポートします ．
多重がサポートされており，上りリン
クではMIMO多重はサポートされてい
ません．LTE-Advancedでは，表の
表 ３GPPにおけるLTE-Advancedの要求条件
最大伝送レート（bit/s）
ピーク周波数利用効率（bit/s/Hz）
LTE-Advanced
下りリンク
300 M
１G
上りリンク
75 M
500 M
すため，下りリンクを最大８レイヤに
下りリンク
15
30
拡張し，上りリンクで最大４レイヤの
上りリンク
3.75
15
シングルユーザMIMO多重をサポート
2x2
1.69
2.4
します．また，システム容量を向上さ
4x2
1.87
2.6
せるため，マルチユーザMIMOが高度
4x4
2.67
3.7
化されています．Rel.11に向けては，
1x2
0.74
1.2
2x4
−
2.0
2x2
0.05
0.07
4x2
0.06
0.09
4x4
0.08
0.12
1x2
0.02
0.04
Point）送受信の仕様化に向けた検討
2x4
−
0.07
も行われています．
下りリンク
※
周波数利用効率
（bit/s/Hz/cell）
上りリンク
セル端ユーザスループット
（bit/s/Hz/cell/user）
※
ピーク周波数利用効率（Peak Spec-
LTE Rel.8
下りリンク
上りリンク
tral Efficiency）の要求条件を満た
特にセル端ユーザスループットを改善
するため，図３に示すような複数のセ
ル間で協調して送受信を行うセル間協
調（CoMP: Coordinated Multiple
※ 3GPP Case 1における性能
広帯域化
Rel.8/9
1.4 MHz
・・・
周波数
5 MHz
Rel.10
CC
20 MHz
・・・
周波数
周波数
周波数
Rel.8
Rel.10
Rel.8端末
Rel.10端末
図２ CA による広帯域化
NTT技術ジャーナル 2011.11
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グローバルスタンダード最前線
マクロ
端末
ピコ
リレー
フェムト
セル
インターネット
コアネットワーク
図４ Heterogeneous Network
図３ CoMP
アクセスリンク
端末
時分割多重
セルID #y
上位ノード
基地局
バックホールリンク
アクセスリンク
端末
リレーノード
図５ Relay Network
■Heterogeneous Networkに お
間干渉コーディネーション技術が導入
けるセル間干渉コーディネーション
されました．
LTE-Advancedでは，無線アクセ
■Relay Network
スネットワークを低コストで性能改善
LTE-Advancedでは，特に有線伝
させることも重要な要求条件の１つで
送路が高価な環境において低コストに
す．そこで，図４に示すように従来の
カバレッジを拡 大 する方 法 として，
マクロセル中心の構成に加え，ピコ，
バックホールを無線で構成するリレー
フェムト基地局などの送信電力の異な
伝送方式が仕様として規定されていま
るさまざまな形態の基地局をオーバレ
す（図５）．
イさせた，Heterogeneous Network
と呼ばれるネットワーク構成が注目さ
れており，これら基地局間で連携して
干渉制御することにより，高効率に無
線容量やセル端性能の改善を図るセル
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NTT技術ジャーナル 2011.11
■参考文献
（1） 3GPP TS 36.300：“Evolved Universal Terrestrial
Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal
Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN)；
Overall description；Stage 2，
”2009．
（2） 3GPP TR 25.912：“Feasibility study for
evolved Universal Terrestrial Radio Access
(UTRA) and Universal Terrestrial Radio
Access Network (UTRAN)，
”2008．
（3） 3GPP TD RP-080137：“Proposed SID on
LTE-Advanced，”2008．
（4） 3GPP TR 36.913：“Requirements for further
advancements for Evolved Universal
Terrestrial Radio Access (E-UTRA) (LTEAdvanced)，
”2009．
（5） ITU-R Report M.2134： “ Requirements
related to technical performance for IMTAdvanced radio interface(s)，”2008．
（6） ITU-R Report M.2135： “ Guidelines for
evaluation of radio interface technologies for
IMT-Advanced，”2008．
（7） ITU-R Conference Publications：“Final Acts
WRC-07，
”Geneva，2007．
（8） ITU-R Document IMT-ADV/1：“Background
on IMT-Advanced，”2008．
（9） 3GPP TR 36.814：“Further Advancements
for E-UTRA Physical Layer Aspects，”2009．
（10）ITU-R Document 5D/564： “ Complete
submission of 3GPP LTE Release 10 and
beyond (LTE-Advanced) under Step 3 of the
IMT-Advanced process，”2009.