Conception d'un corrélateur du

récepteur RAKE

GEN1433

Projet de fin d’études   

sous la supervision de

Dr. Larbi Talbi   

Université du Québec à Hull

MODULE DE L'INGÉNIERIE - Hiver 2002

Génie Informatique

Plan de la présentation

Historique Evolution 1G - 3GUMTS Universal Mobile Telecomunnication SystemWCDMA Wide Band Code Division Multiple AccessModèle OSIContexte TechnologiquePartage des canaux de communicationLE RÉCEPTEUR RAKEDOIGTS ( FINGERS) DU RÉCEPTEUR RAKEConclusionQuestions

Historique

1er téléphone sans fil wireless ( Bell System )

1er cellulaire analogue AMPS ( Chicago USA)

1er cellulaire Numérique RITA ( France - armée)

1er cellulaire analogue français, Radiocom 2000

GSM ( Europe )

DCS 1800 permettant le transfert de données ou de fax ( Europe )

UMTS à travers le monde ???

1940

1978

1981

1985

1993

1996

2002

Evolution

900MHzVoix

1G

900MHz1800MHz

Voix

2G

900-1800-1900MHzSmart Phone

Internet

3G

2000

900-1800MHzVoix

Mini Internet

2.5G

From:To:Mess

12kb/s

170

1000

Data Rate

UMTS annoncé - réalité

10

100

1000

1996 2000 20021998 2004

GSM

GPRS

UMTS

GPRS

UMTS

UMTS

Annoncé

Réalité

Année2006

Largeur de bande (Bandwidth) (kb/s)

UMTS Universal Mobile Telecomunnication System

UMTS application

Le partage du canal

FréquenceTempsCodeGéographique

Environnement Multitrajet

Réflexion double

Diffraction

Trajet direct

Réflexion simple

Récepteur

Transmetteur

Multitrajet (MP)

1

4

35

1

35

2

1

4

35

2

1

52

3

h(t;)

1

53 4

h(t;)

1

523 4

h(t;)

Trajets distincts

Trajets superposés

Trajets superposés et trajets corrélés

Physique

Liaison de données

Réseaux

Transport

Session

Présentation

Application

Controle de puissanceUtilisateurs / cellule

Récepteur RAKE

Annulation des interférences

entre les utilisateurs

Diminution de l’effet d’éblouissement

Modulation

Entrelacement

Codage du canal

Modèle OSI (ISO)

• Étalement• Brouillage• Corrélation

f0 2 GHz

B0 5 MHz fw

fréquence

K voies // de symboles

QPSK

Contexte Technologique

The goal of 3Gto provide a wide variety of communication

services and high speed data access.

The increasing demand of high

capacity

WCDMAradio access technology for 3G

To provide high capacity

Spreading Smart antenna RAKE receiver Multiuser detection

Simulation

technique

tool

Contexte Technologique

Objectifs de 3G.Services Personnalisée

Parole, vidéo et le multimédia différents débits d'information

Demande croissante de largeur de

bande

WCDMAInterface radio pour la technology 3G

Accroître le débit

Étalement

Antennes adaptatives

Récepteur RAKE

Détection accès multiple

Simulation

technique

outil

Simulation avec SystemView

Complete WCDMA with distortion-true RF Modeling

1. Baseband Transmitter

1. Baseband Transmitter

2. RF Transmitter

2. RF Transmitter

3. Wireless Channel

3. Wireless Channel

6.BER Measure6.BER

Measure

4. RF Receiver4. RF

Receiver

5. BaseBandReceiver

5. BaseBandReceiver

7. BaseBand Benchmark Transceiver without RF7. BaseBand Benchmark Transceiver without RF

I & Q

Downlink - Time multiplexed control and dataDownlink - Time multiplexed control and data

Pilot PC RI Data

DPCCH DPDCH

Service 1 Service 2 Service 3

Uplink - I/Q Code multiplexed control and dataUplink - I/Q Code multiplexed control and data

DPCCH

I & Q

DPDCH DataService 1 Service 2 Service 3

Pilot PC RI

I

Q

1 2 3 4 5 16

10 ms Frame

...

Étalement dans WCDMA

bit rate chip rate

P(t)

Channelization codes (Walsh/OVSF)

(Cd )DPDCH

j

Channelization codes

(Walsh/OVSF) (Cc)

DPCCH

Scramblingcodes

(Csc)

P(t)

cos ( ωt)

sin ( ωt)

(Gold)

chip rate

WCDMAan interference limited system

Selecting codes high autocorrelation low cross correlation

Suppressing interference

Étalement CDMA

InputSignal

PN Generator

Modulator Demodulator

PNGenerator

RegeneratedSignal

Wireless Link

ΣC1

S1

S2

C2

C1

C2

S2

S1C1C1 + S2C1C2

S1C1C2 + S2C2C2

S1

Étalement

t

Message

1

0

-1

1

t

Suite de deux Codes

Message étalé

t

1

-1

A chaque bit du message sera assigné un code déterminé

fw

Spectre après étalement

Spectre original

fw

Étalement code Walsh-Hadamard & code Gold

C 1,1 = ( 1 )

C 2,2 = ( 1 , 1 )

C 2,1 = ( 1 , 1 )

C 4, 2 = ( 1 , 1 , -1 , -1 )

C 4,1 = ( 1 , 1 , 1 , 1 )

C 4, 3 = ( 1 , -1 , 1 , -1 )

C 4,4 = ( 1 , -1, -1, 1 )

SF=1 SF=2 SF=4

• Walsh-Hadamard code Application ? Utilisation Purpose: spreading Generation: code tree

Étalement code séquences M

Long Code Seed

XORLong Code 4.096 Mcps

1 x x2 x32

0 1 2 3 4 5 6

ClockOUTPUT

Flip Flops

7

Période de N = 2n – 1

Code Gold

Code Gold

Corrélation

125

MP

Synchronisation sur le code

Corrélation

Retard

Retard

Récepteur RAKE

S[n-3]S[n-2]

2nd

S[n-1]

R[n]

Z-1Z-1

0th1st

R[n]

C*1 C*3

S[n]

Ul

C*0

Z-1Z-1

3rd

R[n]

Z-1Z-1

R[n]

C*2

ΣΣ ΣΣ ΣΣ ΣΣ

One finger

I

Q

I

Q

Correlator

Récepteur RAKE « un doigt »

“I” PN Code (+1 / - 1)

ΣΣ

I

Q

? bits

DD

DD

“Q” PN Code (+1 / - 1)

CorrelatorCorrelatorTiming

Adj.

Timing

Adj.

Exemple d ’un récepteur

despreadpath

components

10^-3 BERservices

othercode

channels

uncodedservices

10^-6 BERservices

nb powerAFC commandSIR

ref.osc.adj.RX gain ctrl.

wb power

delays Reed-Solomondecoder

Symb.comb.

Deinter-leaver2

Deinter-leaver1

Viterbidecoder

Multipathcombiner

Rakefingerbank

Delay estimationunit

pow.meas.

RXfilter

ADCRX RF

IchnQchn

chn2

chn1Inb_in

Qnb_in

-

Inb_out

Qnb_out

Iwb_in

Router

SelectCombiner

Complexchannel

estimator

Finger 1

Qwb_in

+

+

PN code generators

Finger 2

Finger 3

Finger 4

Finger N

Rake VHDL

FPGA

VHDL

Code Gold

Corrélation

Conclusion

Objectifs atteints :

• Familiarisation avec les techniques d’accès multiple • Synchroniser en utilisant les concepts de corrélation• Conception des composantes du récepteur Rake

Objectifs fixés :• Conception du récepteur Rake.• Familiarisation avec les techniques d’accès multiple. • Application des concepts du traitements du signal.

Difficultés rencontrés :• Matlab 6.1 Toolbox CDMA.• Outils de simulation, SystemView.• Les librairies, COSSAP et CDMA pour Synopsys.• Le cours de transmission analogue avant numérique.• Support technique et informatique. • Manque de temps.

Amélioration possibles :• L’implementation et la simulation du récepteur Rake. • Simulation temporelle.• Le placement et routage dans Cadence.

Questions