Evolution Technologie Réseaux

5/23/2018 Evolution Technologie R seaux

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Chap1 :

http://dc404.4shared.com/doc/CxEVv37W/preview.html[18/11/2013 11:24:27]

Introduction 1

CHAPITRE1 Evolution des technologies des rseaux : Normes et dploiement 1

Introduction 1

Infrastructure des rseaux mobiles 2

Les systmes de Premire gnration (1G) 2

Les Systmes de deuxime gnration 3

GSM-2G 5

Les systmes de 2,5G : GPRS 5

EDGE : 2.75G 6

2G: Evolution vers la commutation de paquet 6

Troisime gnration (3G) 7

UMTS 8

Evolution 3G IMS 9

Amlioration des systmes 3G 9

Evolution vers la 4G 10

Conclusion 11

CHAPITRE 2 LTE : Long Term Evolution 13

CHAPITRE 2 LTE : Long Term Evolution 13

Introduction 13

7720.Dfinition de LTE 13

Cest quoi LTE 13

Les exigences de LTE 13

Les services de LTE 14

Larchitecture EPS 14Evolved UTRAN Architecture 17

Architecture de lUTRAN 17

Many-to-Many S1 Interface 18

Interface S1-U (User Plane) 18

Interface S1-Control Plane (S1-CP) 19


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Chap1 :


X2 Interface 19

LTE States and Packet Connection 20

Simplification des tats RRC dans LTE 20

Procdure de base pour tablir une connexion de l'LTE 21

LTE Air Interface Radio Aspects 22

Modes daccs radio 22

largeur de bande de transmission 22

Les bandes de frquences supportes 23

Technologie d'accs multiple dans la liaison descendante: OFDM et OFDMA 24

technologie d'accs multiple dans la liaison montante: SC-FDMA 26

Prsentation des techniques d'antennes multiples 27

Diffrent mode de transmission dantenne : LTE downLink : 28Diffrent mode de transmission dantenne : LTE UpLink 28

Aspects protocole LTE 29

LTE protocoles plan utilisateur 29

Caractristiques de la couche physique 30

Structure de trame 30

Symbole OFDM et le prfix cyclique 31Modulation 32

HARQ et AMC 33

Conclusion 33

Chapitre 3 : Etude thorique et conception du dimensionnement et Planification des rseaux LTE 34

Chapitre 3 : Etude thorique et conception du dimensionnement et Planification des rseaux LTE 34

Introduction 34

.Les facteurs influant sur la planification LTE 34

Le Dimensionnement par couverture 35

Le bilan de liaison : Dfinition et principes 35

Dfinition 36

Principe du bilan de liaison 36


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Chap1 :


Paramtres cl du bilan de liaison 37

Les caractristiques du mobile 37

caractristiques du eNode-B 38

Perte due aux cbles et aux connecteurs (dB) 39

Probabilit de couverture de la zone cellulaire 39

Charge de la cellule (cell load) 39

Augmentation du Bruit (noise rise) 39

Les diffrentes marges 39

Nombre de blocs de ressources ncessaires 41

Gain Handoff 41

Le MAPL final et le rayon de la cellule 41

Modle de propagation 42lAire du site 43

Calcul du bilan de liaison 44

Modlisation et conception 47

Processus dautomatisation de la phase de dimensionnement 47

Cette figure est le diagramme de navigation dans notre application 47

Diagramme de cas dutilisation 48Diagramme de squence 49

Conclusion 50

Chapitre 4 : Rsultats et Interprtations 52

Chapitre 4 : Rsultats et Interprtations 52

Introduction 52

.Implmentation de loutil 52

vues principales 52

Interfaces du dimensionnement par couverture 53

Rsultats et interprtations 58

Rsultats du bilan de liaison 58

Rayon de la cellule par environnement 60


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Chap1 :


Nombre de cellule par environnement 61

Nombre de site (eNode-B) par environnement 61

Planification 61

Conclusion 63

Conclusion 64

Conclusion 64

BIBLIOGRAPHY 66

[9] P. Sabatier. Lte outdoor rf design guidelines. 66

Table des matires

Figure 1: Infrastructure gnralise des rseaux mobiles 2

Figure 2: FDMA [3] 3

Figure 3: Code Division Multiple Access 4

Figure 4: Time Division Multiple Access [3]. 4

Figure 5: Architecture des rseaux GSM 5

Figure 6: Modle du rseau double cur 6

Figure 7: Architecture gnrale de la 3G 7

Figure 8: Architecture de lUMTS 8

Figure 9: volution de larchitecture des rseaux (du circuit au packet) [8] 9

Figure 10: La latence dans LTE 14

Figure 11: Architecture EPS 15

Figure 12: Architecture UTRAN 17

Figure 13: S1 Interface [13] 18

Figure 14: Plan utilisateur S1 19

Figure 15: Plan de contrle S1 19

Figure 16: Interface X2 20

Figure 17: Les tats RRC dans LTE 20


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Chap1 :


Figure 18: Reslection de cellules - Idle Mode 21

Figure 19: Procdure de signalement RRC 21

Figure 20: Connexion des paquets dans LTE 22

Figure 21: Techniques de multiplexage dans LTE [12] 22

Figure 22: Transmission BandWith [11] 23

Figure 23: Bandes de frquences supportes 23

Figure 24:Le signal OFDM en frquences et temps (25.892 Figure 1) 24

Figure 25: Allocation des sous bandes OFDM et OFDMA [11] 26

Figure 26: Comparaison d'OFDMA et SC-FDMA transmettant une srie de donnes QPSK [11] 27

Figure 27: 2x2 MIMO [11] 28

Figure 28: MU-MIMO dans uplink [11] 29

Figure 29: Plan des protocles de contrle [13] 30

Figure 30: structure de la trame LTE type 1 (36.211 Figure 4.1-1) 30

Figure 31: structure de la trame LTE type2 31

Figure 32: structure de symboles OFDM 31

Figure 33: schmas des modulations LTE 32

Figure 34: Type-II HARQ 33

Figure 35: comparaison entre FFR et SFR [6] 35Figure 36: Rayon maximum de la cellule [7] 37

Figure 37: Marge de pntration pour diffrents environnements [8] 41

Figure 38: Nbr de RB pour des diffrents taux de donnes [8] 41

Figure 39: Calcul du MAPL [7] 42

Figure 40: Valeurs K1 et K2 du modle de propagation HATA 2100Mhz 43

Figure 41: TMA [9] 46Figure 42: Processus dautomatisation de la phase de dimensionnement 48

Figure 43: Diagramme de cas dutilisation pour le dimensionnement par couverture 49

Figure 44: Diagramme de squence pour le dimensionnement par couverture 50

Figure 45: Vue principale 53

Figure 46: Frquence, environnement et services 54


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Chap1 :


Figure 47: premire interface de dimensionnement 55

Figure 48: deuxime interface de dimensionnement et calcule de la sensibilit 56

Figure 49: Calcul du MAPL 57

Figure 50: Rsultat de dimensionnement 58

Figure 51: Tableau du calcul du MAPL pour le service PS1Mbps 59

Figure 52: Tableau du calcul du MAPL pour diffrents service et diffrents environnements 60

Figure 53: Tableau du calcul du MAPLaverege(dB) 60

Figure 54: Paramtres de COST-HATA 231 60

Figure 55: Valeur des rayons 61

Figure 56: Le nombre de cellule pour chaque environnement 61

Figure 57: Distribution des cellules sur la zone de couverture choisie 62

Figure 58: Rpartition des frquences 63

3GPP 3rd Generation Partnership Project

ICI Inter Cell Interference

IFFT Inverse FFT

IMS IP-Multimedia Subsystem

IMT InternationalMobile Telecommunications

IoT Interference over Thermal Noise

IP Internet Protocol

ITU International Telecommunications Union

LKB LinK Budget

LTE Long TermEvolution

MAC MediumAccess Control

MAPL MaximumAllowable Path Loss

MBMS Multimedia Broadcast and Multicast Service

MBSFN Multicast/Broadcast over Single-Frequency Network

MCS Modulation and Coding Scheme


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Chap1 :


MHA Mast Head Amplifier

MIMO Multiple InputMultiple Output

MME MobilityManagement Entity

MS Mobile Station

MSC Mobile Switching Center

NAS Non Access Stratum

NF Noise Figure

NMT NordicMobile Telephone

OFDM Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing

OFDMA Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access

PDCP Packet Data Convergence Protocol

PDN Packet Data Network

PDSN Packet Data Service Node

PFR Partial Frequency Reuse

P-GW PDN GateWay

PSTN Public Switched Telephone Network

QAM Quadrature AmplitudeModulation

QoS Quality of Service

QPSK Quadrature Phase Shift Keying

RNC Radio Network Controller

RNP Radio Network Planning

RRC Radio Resource Control

RRH Remote Radio Head

SAE SystemArchitecture Evolution

SC-FDMA Single Carrier Frequency DivisionMultiple Access

SFR Soft Frequency Reuse

SGSN Serving GPRS Support Node

S-GW Serving GateWay

UE User Equipment


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Chap1 :


UMTS UniversalMobile Telecommunications System

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network

VLR Visitor Location Register

Introduction

Les besoins des utilisateurs dans la tlphonie mobile a vue de nombreux rebondissement audans les annes 70 lobjectif tait davoir un moyen de tlcommunication sans fil fiable captransmettre la voix dun point donne un autre, en effet aprs des recherches approfondie qaboutie la premire gnration de la tlphonie mobile qui est la tlphonie analogique uuniquement pour passer les appels traditionnels.

Apres ce premier pas les besoins ont chang et on a pens amliorer la qualit de services da digitalis cette premire technique pour avoir une nouvelle technologie qui est le GSM en 1989technologie a connu un succs norme et tous les pays dvelopper lon adopter, mais aprs lessodveloppement dinternet on a cherch de lincorporer dans les tlphones mobiles, ce jour la on a limite du GSM. Des lors on a donc cherch crer une technologie qui permet une connexion inavec une qualit de service leve et qui rpond au besoin des utilisateurs savoir avoir du haut db

Cest dans ce contexte que se pose notre projet de fin danne a savoir la migration 3G/LTE avtude du dimensionnement et la planification, on va donc commencer par donner lhistoriqgnration et des technologie utilis, puis on va passer vers une tude du LTE (Long Term Evolutiopassera vers ltude du dimensionnement et la planification dans LTE et on finira par la dveloppement dune application de planification et dimensionnement dune rgion donne adapt pservice LTE.

CHAPITRE1 Evolution des technologies des rseaux : Norme


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Chap1 :


dploiement

Introduction

Durant ces dernires annes, nous remarquons une grande volution des systmes cellulaire et de nombreuses gnrations sont apparues pour satisfaire les demandes des abonns et ofnouveaux services.

La premire gnration de la tlphonie mobile est la tlphonie purement analogique uniquement pour passer les appels traditionnels.

Quand le nombre d'abonnement augmente, nous avons pens faire voluer la capacit du ramliorer la qualit d'appel ainsi qu'offrir plus de service. Nous avons pens digitaliser la tlpho

cela a introduit la deuxime gnration de tlphonie.En fait, ctait ce jour la que la norme G a vue le jour.

Les principaux avantages de la deuxime gnration par rapport la premire gnration (1G) s

Les appels digitaliss ont relev lefficacit de l'interconnexion des quipements.

L'change entre le mobile et le BTS (Base Transceiver Station) tait digitalis,

Lamlioration de deux aspects:

La compression de donne voix et la composition des canaux taient plus efficacesanalogue grce plusieurs mcanismes de codages. Cela nous a permit de coder plappels dans une mme frquence.

Un systme digital a minimis le besoin de l'nergie radio mise par la mobile. Ce faa permit de fabriquer les mobiles plus petites et permet aux oprateurs de dil'investissement matriel comme le BTS.

Pour la premire fois, on a pu introduire les services donne sur le tlphone mobile, commenanSMS (Short Message Service).

Malgr l'volution de digitalisation, 2G est encore un systme bande troite, base sur la techCS (Circuit Switching). Avec le temps, la capacit de 2G ne rpond plus aux besoins des services ava

Pourtant, avant d'arriver la maturit de la gnration de la tlphonie suivante, 3G, le mopass une priode de transition, connu sous la norme 2.5G (GPRS) et 2.75G(EDGE). Cest le dbuttlphonie en mode paquet.


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Chap1 :


Infrastructure des rseaux mobiles

Comme l'illustre la figure ci dessous, l'infrastructure de tout rseau mobile peut tre gnralise en 2 g

parties: le rseau d'accs radio (RAN) et le Rseau de base (CN).

Figure 1: Infrastructure gnralise des rseaux mobiles

Le RAN se compose d'un metteur-rcepteur, station de base et des contrleurs de station d(galement connu sous le nom Radio des contrleurs de rseau, ou RNC, selon la terminologie de crseaux tels quUMTS).

Le rseau cur peut tre divis en un Sous-systme de Multimdia IP (IMS : IP MulSubsystem), domaine de commutation de circuit (CS), et d'un domaine de commutation de paquetavec :

IMS est une collection d'lments de rseau qui fournissent de la multimdia IP partir des serviccomme le texte, laudio et la vido. Les donnes relatives ces services sont transmises tradomaine PS.

CS-type est une connexion de tlcommunication de style traditionnel connect avec des ressddies alloues pour la dure de la connexion.

Dans une connexion de type PS, l'information est gnralement transport en paquets et chaque paq


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Chap1 :


achemin de faon distincte et autonome.

Les systmes de Premire gnration (1G)

La premire gnration des systmes cellulaires sans fil (1G) reposait sur un systmcommunications mobiles analogiques. Les appareils utiliss taient particulirement volumineux.La premire gnration de systmes cellulaires (1G) utilisait essentiellement les standards suivants:

AMPS(Advanced Mobile Phone System)

Il est lanc aux Etats-Unis, et bas sur la transmission radio FM en utilisant le principe FDchaque utilisateur est assign sa propre frquence (voir Figure 1.2).

Le dbit des communications AMPS dans de bonnes conditions est gnralement jusqu' 14,4 Kpeut atteindre 4,8 kbitps dans de mauvaises conditions.

Figure 2: FDMA [3]

NMT et TACS (Nordic Mobile Telephone et Total Access Communications System )

Les deux systmes sont bass sur la technologie analogique AMRF accs radio. Comme les conde l'environnement des entreprises ont chang, NMT a t modifi pour fonctionner dans la gamme MHz, en tenant compte de la taille et la puissance des combins. Contrairement NMT, TACS a tpour des capacits plutt que la couverture.

Les Systmes de deuxime gnration

Le dveloppement de la technologie numrique conduit l'laboration des systmes de degnration (2G).

Les systmes 2G sont mis en uvre dans la technologie numrique l'aide de la mthode dTDMA et CDMA qui font une utilisation plus efficace du spectre des frquences, tels que la mthode dmultiple.

En 1G, FDMA fourni un accs multiples en sparant les utilisateurs par frquence RF

La technologie CDMA reposent sur le dcoupage dune porteuse en canaux laide de codes di
http://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/generation-systeme-cellulaire.htmhttp://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/generation-systeme-cellulaire.htm


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Chap1 :


elle est bas sur la technique dans laquelle chaque abonn se voit attribuer un code unique, appelcode alatoire qui est utilis par le systme pour se distinguer de tous les autres utilisateurs transimultanment dans la mme bande de frquence.

Figure 3: Code Division Multiple Access

Au lieu de cela, CDMA effectue des transmissions multiples simultanment en remplissant le communication avec l'ensemble des paquets de donnes codes pour les diffrents appareils de rceptpaquets sont verss uniquement aux dispositifs pour lesquels ils sont cods.

Les systmes TDMA (Time Division Multiple Access) reprennent la division en frquence de Fmais chaque frquence est divise dans le temps en intervalles, appels slots. Un canal physique sest alors la rpartition rgulire dun intervalle de temps sur une frquence. Dans ce contextfrquence est appele porteuse.

En consquence, TDMA offre de multiples canaux numriques en utilisant des crneaux hdiffrents sur une porteuse de frquence partage.

Chaque station mobile est attribu la fois une frquence spcifique et un temps au cours dele mobile peut communiquer avec la station de base, comme le montre la figure suivante.

Figure 4: Time Division Multiple Access [3].


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Chap1 :


TDMA utilise la mme bande de frquences et canaux des systmes 1G, mais elle comporcapacit et des performances amliores. Le trafic du canal TDMA supporte un dbit total de 48,6 Kb

En utilisant des signaux de voix numrique, TDMA peut fournir trois fois la capacistandard. TDMA est La technologie bi-bande, ce qui signifie qu'il peut tre dploy en 800 MHz eMHz de bandes de frquence.

GSM-2G

La technologie numrique cellulaire est la plus utilise pour la transmission de services mobiles donnes. GSM se distingue des systmes sans fil de premire gnration en ce qu'il utilise la technnumrique et des mthodes d'accs multiple par rpartition de transmission.La technologie numrique signifie que les deux canaux de signalisation et la parole sont numriquespourquoi le GSM est considr comme une deuxime gnration (2G) des systmes de tlphonie mo

Le GSM est un systme commutation de circuit bas sur la technique TDMA.

GSM opre dans les bandes 900 MHz et 1,8 GHz et supporte des dbits de donnes allant jusqu' 9s, permettant des services de donnes de base telles que les SMS.

Larchitecture de rseau GSM est dcrit dans la figure (1.5)

Figure 5: Architecture des rseaux GSM

Le rseau d'accs radio GSM se compose de deux lments de rseau diffrents : les contrlestation de base (BSC) et les stations de base Transceiver (BTS), qui ensemble sont appels Base Subsystem (BSS). Le but du BSS est de grer la liaison radio entre les tlphones mobiles et le rsnoyau.


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Chap1 :


Les systmes de 2,5G : GPRS

La Vido et la transmission des images graphiques ne sont pas disponibles sur la plupart des syde tlphones mobiles d'aujourd'hui en raison de donnes haute vitesse qui sont ncessaires potypes de transmission.

Le standard GPRS (General Packet Radio Service) est une volution de la norme GSM, ce qui luparfois l'appellation GSM++ (ou GMS 2+).

Le GPRS permet d'tendre l'architecture du standard GSM, afin d'autoriser le transfert de donnpaquets, avec des dbits thoriques maximums de l'ordre de 171,2 kbit/s (en pratique jusqu' 114 kb

Grce au mode de transfert par paquets, les transmissions de donnes n'utilisent le rsealorsque c'est ncessaire. Le standard GPRS permet donc de facturer l'utilisateur au volume changqu' la dure de connexion, ce qui signifie notamment qu'il peut rester connect sans surcot.

Le GPRS permet de nouveaux usages que ne permettait pas la norme GSM.

EDGE : 2.75G

EDGE est une volution des normes de tlphonie mobile GPRSpour GSM qui permet un al'Internet partir d'un tlphone mobile ou d'un microordinateur. EDGE permet des transferts de doavec un dbitmaximal de 384 kbit/s.

Cela signifie qu'il peut grer quatre fois plus de trafic que le GPRS standard.

2G: Evolution vers la commutation de paquet

Avec l'mergence de la proprit intellectuelle et les services Web, les rseaux de deugnration GSM ont finalement volu pour soutenir efficacement la transmission de donnes par paq

La partie accs au rseau a t en partie redsigne pour soutenir la transmission de paquets et le pa

des rgimes d'allocation des ressources, comme pour les volutions GPRS et EDGE.

Un nouveau domaine Core Network (CN) (PS pour commutation de paquets) a t ajout, en parallle

le domaine de commutation de circuit (CS) .

Ce nouveau domaine a le mme rle que le domaine CS, il supporte les transmissions de paque(y compris l'authentification) ainsi que l'interfonctionnement avec Internet public ou priv (ou IP).

titre d'illustration, la figure (1,8) dcrit une vue simplifie du domaine du rseau deux cur.
http://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/GPRS-gsm.htmhttp://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/GSM.htmhttp://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/internet.htmhttp://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/microordinateur.htmhttp://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/debit.htmhttp://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/debit.htmhttp://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/microordinateur.htmhttp://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/internet.htmhttp://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/GSM.htmhttp://www.marche-public.fr/Terminologie/Entrees/GPRS-gsm.htm


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Chap1 :


Figure 6: Modle du rseau double cur

Le domaine CS est compos d'un MSC / VLR (Mobile Switching Center / Visitor Location Reresponsable pour la mise en service de bout en bout et se charge de la maintenance des informatilocalisation de l'utilisateur (cette information est gnralement utilis la page du terminal de lutiliafin de mettre en place la fin des sessions de communication). Le GMSC (Gateway MSC) est uspcifique de MSC, comme tant la passerelle responsable de l'interfonctionnement du PSTN.

Le domaine PS est compos du SGSN (Serving GPRS Support Node), qui joue essentiellement d'un MSC / VLR pour le domaine de paquets, et le GGSN (Gateway GPRS Support Node), ce qui qula GMSC pour linterfonctionnement avec les rseaux de paquets externes.

En plus des domaines spcifiques (PS et CS), le rseau de base contient aussi les HLR (Home LoRegister), consult par les domaines CS et PS. Le HLR est un lment cl de l'architecture du rcontenant toutes les informations relatives la souscription d'utilisateur [8].

Troisime gnration (3G)

La 3me gnration de tlphonie est gnralement connue sous la norme WCDMA (WidebandDivision Multiple Access) et CDMA2000.

Le rseau tlphonique effectue un grand changement au niveau de larchitecture. C'est une vmatrielle.

Puisque GSM, GPRS et EDGE sont tous bass sur TDMA et FDMA, ainsi partagent des mmes de frquences. L'volution GSM-GPRS-EDGE est donc une volution logicielle tant dis que 3G est basla technologie CDMA, totalement diffrente.

Alors, l'volution vers 3G commence avec lallocation d'une nouvelle bande de frquence, on npas faire partager 3G et 2G au niveau de frquence. Cela a comme rsultat un changement matrieltout changer au niveau de l'accs radio (RAN Radio Accs Network), plus prcisment, BTS et BSC.


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Chap1 :


Figure 7: Architecture gnrale de la 3G

La 3G a marqu le dbut de l'poque de tlphonie en mode paquet haut dbit. Ce systme permet des services dcommunications plus rapides notamment pour la voix, la tlcopie, lInternet de n'importe quel endroit et toutmoment. LUIT IMT-2000 est la norme internationale de la 3G a ouvert la voie des nouvelles applications et scomme par exemple le divertissement multimdia, la localisation des services,

La troisime gnration des systmes cellulaires (3G) utilise notamment les standards suivants :

UMTS

Tout d'abord l'UMTS doit supporter des services multimdias haut dbit avec un dbit minim144 kbps dans tout type d'environnement et jusqu' 2 Mbps dans des environnements intrieurs, en doit assurer une compatibilit avec les systmes 2G en termes de services offerts aux usagers.

D'autres objectifs intressants consistent transmettre des donnes symtriques et asymtfournir des services commutation de circuits et commutation de paquets, assurer une qualit decomparable celle des rseaux cbls, et offrir une couverture universelle associant des satellitrseaux terrestres.

Le rseau UMTS est compos de trois parties:

La premire partie correspond au terminal utilisateur UE,


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Chap1 :


La deuxime partie correspond au rseau d'accs radio RAN ou UTRAN, qui supporte toutes les fonction

radio.

La troisime partie, elle correspond au rseau cur CN.

La figure ci-dessous prsente l'architecture d'un rseau UMTS :

Figure 8: Architecture de lUMTS

LEquipement Utilisateur : il correspond au terminal radio utilis pour les communications radl'interface Uu, L'quipement mobile se subdivise en deux parties :

L'quipement terminal (TE) : Cest la partie o les donnes d'information sont gnres en missiontraites en rception.

USIM (Universel Subscriber Identity Module) qui est une application qui gre l'identit de l'abonnalgorithmes et les clefs d'authentification, les clefs de chiffrement ainsi que certaines donnes relativl'abonnement de l'utilisateur qui sont ncessaires au niveau du terminal. L'USIM rside dans une carpuce appel UICC (UMTS Integrated Circuit Card).

Le rseau d'accs terrestre UTRAN : il assure le transport des flux entre le terminal mobile et le cur. L'UTRAN est constitu d'un ou plusieurs RNS (Radio Nework System) ayant pour rle del'allocation et la libration des ressources radio pour autoriser la connexion entre l'UE et l'UTRAN. CRNS est form d'un RNC (Radio Network Controller) et d'un ou plusieurs Nuds B qui est lquival

BTS dans les rseaux GSM.Le rseau cur : il est responsable de la commutation et du routage des communications (voix/dodans le mme rseau ou vers les rseaux externes. Il est compos de trois parties :

Le domaine CS (Circuit Switched) utilis pour la tlphonie.

Le domaine PS (Packet Switched) qui permet la commutation de paquets.

Les lments communs aux domaines CS et PS.


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Chap1 :


Evolution 3G IMS

Le principe de IMS consiste dune part sparer nettement la couche transport de la couche des servdautre part utiliser la couche transport avec des fonctions de contrle et de signalisation afin dassqualit de service souhaite pour lapplication dsir.

LIMS a pour ambition de constituer une plateforme unique pour toute une gamme de servdtre en mesure doffrir de nouvelles applications dans un temps minimum

Figure 9: volution de larchitecture des rseaux (du circuit au packet) [8]

Amlioration des systmes 3G

Alors, pas comme l'volution 2G-3G, l'tape 3G-3G+ s'agit seulement une volution logiciellesur la mme mthode daccs CDMA, sur la mme bande de frquence, le dploiement de 3

demande pas de changement matriel. Toutes les infrastructures actuelles sont conserves, lopratqu' mettre jour les codages, la modulation au niveau rseau d'accs.

Utilisant HSPA, 3G+ offre des performances dix fois suprieures la 3G (UMTS R'99).Cette vpermet d'approcher les performances des rseaux DSL (Digital Subscriber Line). La norme 3G+ compstandards nomms HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) et HSUPA (High Speed Uplink

Access). HSPA, c'est la norme implicite de HSDPA et HSUPA. Ces deux protocoles sont standardis3GPP comme release 5 et 6.

Les lments de HSPDA sont :

AMC , Adaptative Modulation and Coding,


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Chap1 :


MIMO, Multiple Input, Multiple Output,

HARQ, Hybrid Automatic Request.

En bref, HSUPA est une amlioration au niveau Uplink de 3G+, partagent la plupacaractristiques de HSDPA. Un amlior Uplink permet une bonne qualit pour les applications te

VoIP, Uploading d'image, de vido. HSUPA augmente dramatiquement le dbit du lien Uplink et entemps diminue le dlai et la gigue.

Bande de frquence

Pas de changement au niveau de bande de frquence : 2 bandes appaires (1920-1980MHz e

2170MHz) et 2 bandes non appaires (1900-1920MHz et 2010-2025MHz)

3 modulations sont possibles : QPSK, 16QAM et 64QAM.

Une amlioration par rapport au 3G, c'est que 3G+ prsente un mcanisme pour cautomatiquement de mode de modulation pour optimiser l'utilisation delien.

Mthode daccs et protocole

La premire tape de la mise en place de 3G+, c'est implmenter HSDPA sur le downlink.

Par ailleurs, les rseaux post-3G seront dots dun support des technologies IP, ce qui permerendre les rseaux tlphoniques compatible de manire beaucoup plus souple quactuellemenlInternet.

Evolution vers la 4G

4G est la suite de l'volution tlphonie mobile. tant bas sur une infrastructure de rseau toul'utilisation de technologies sans fil avances telles que MIMO, ces spcifications dj affichecaractristiques pour l'IMT-Advanced (4G), le successeur de la 3G [10].

Spcification prvue

Un dbit minimum de 100Mpbs entre n'import deux points dans le monde.

1Gbps pour les clients et stations relativement fixs.

Haute qualit de service pour assurer les gnrations de multimdia avance (HDTV, Mobile TV, etc).

Comptabilit avec la tlphonie et les rseaux sans fil existants.

Un rseau total IP et commutation de paquet (PS).

Protoco le prvue HSOPA

HSOPA (High Speed OFDM Packet Access) est une application de OFDM (Orthogonal Frequency DivisMultiplexing) est une volution de HSDPA / HSUPA.


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Chap1 :


100 Mbit/s en downlink / 50 Mbit/s en uplink

Temps de latence de l'ordre de 20 ms contre 60 ms pour HSDPA.

Le nombre d'utilisateurs par frquence est bien suprieure et dpasser les 100 (40 en HSDPA et 9 en UMT

Le tableau ci dessous d'aprs [10] rsume toutes les spcifications de 1G, 2G, 3G, etau-del de technologies :

Paramtres CDMA GSM/EDGE W-CDMA LTE

Bande de

frquence

siupport

450/800/

850/1900/

2100

850/900/

1800/1900

850/1900/

2100

700/850/

900/1800

/1900/2100/

2600

Mode Duplex

FDD (TDD

option)

FDD FDD (TDD

option)

FDD/TDD

Bande passante

du canal

min imale (MHz)

1.25 0.2 5 1.4

Bande passante

du canal

maximale (MHz)

1.25 0.2 5 20

Modulation QPSK/ 16QAM GMSK/ 8PSK QPSK/ 16QAM

/64QAM

QPSK/ 16QAM

/64QAM

Handover Soft Hard Soft Hard

Conclusion


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Chap1 :


Dans ce chapitre nous avons eu un aperue sur les diffrentes gnrations de rseaux cellusavoir la premire gnration puis la deuxime gnration la troisime gnration et finissant avevolution vers la 4G dans le chapitre suivant nous allons avoir une description de la 4G en mettvaleur ses diffrentes critres: la bande passante le dbit, les techniques daccs,

CHAPITRE 2 LTE : Long Term Evolution

Introduction

Les concepts du Long Terme Evolution (LTE) ont t tudis afin d'assurer la comptitivit de pour les 10 prochaines annes et au-del.

3GPP groupe de travail a spcifi une liste d'exigences pour LTE y compris le taux de donnelevs, une meilleure efficacit du spectre, et une latence plus faible. Sur la base de ces exigenceconcepts techniques pour les rgimes de l'air la transmission d'interface et les protocoles seront dans ce chapitre.

Ce chapitre donne un aperu des spcifications LTE commence avec son architecture simexplique ensuite l'utilisation de nouvelles technologies comme OFDMA et SC-FDMA en liaison desceet montante, respectivement, et dcrit enfin la couche physique (PHY) caractristiques.

7720. Dfinition de LTE

Cest quoi LTE

La prochaine gnration de la technologie cellulaire transformeront radicalement le paysagcommunications, modifier les informations de la faon dont l'accs des personnes et d'interagir a

autre. l'avant-garde de la nouvelle technology est LTE, le Long-Term Evolution de l'UMTS, dvelople Troisime Generation Partnership Project (3GPP) de sortie 8. Si la gnration actuelle des rseatlcommunications mobiles sont collectivement appels que la 3G (pour "troisime gnration"), Lest gnralement dsigne comme "quatrime gnration".Lexigence 3GPP de haut niveau poucomprennent un cot rduit par bit, une meilleure fourniture de services, une utilisation flexible des bde frquences nouvelles et existantes, de simplifier l'architecture de rseau avec des interfaces ouveune provision pour la consommation d'nergie raisonnable par les terminaux. Ils sont dtaills dans de faisabilit LTE, 3GPP Rapport technique 25,912, et dans le document LTE besoins, 25,913 [11].

Les exigences de LTE

Pour rpondre aux exigences en matire de LTE dcrites dans 25,913, LTE vise atteindre les csuivants :

Augmentation de la liaison descendante et montante de donnes: 100 Mbit / s (liaison descendanteMb / s (liaison montante). Notez que la liaison descendante est spcifi pour la sortie seule entre (SISO) et sortie multiple input multiple Output (MIMO) antenne configurations un fixe Profondeumodulation 64QAM, alors que la liaison montante est prcis que pour SISO, mais diffrents profode modulation.

des largeurs de bande de canal volutive de 1,4, 3, 5, 10, 15 et 20 MHz dans les deux la liaison moet la liaison descendante.


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Chap1 :


l'amlioration de l'efficacit spectrale sur la version 6 d'accs haute vitesse par paquets (HSPA) de quatre fois dans le sens descendant et de deux trois fois dans le sens montant.

temps de latence


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Chap1 :


Larchitecture EPS

LEPS (Evolved packet System) reprsente lensemble du rseau savoir LTE et SAE. Ilcaractristiques suivantes :

Il possde une architecture plate et simplifie compare celle hirarchique 2G/3G puisque la fonctcontrleur dantenne disparat. La seule entit prsente dans laccs est leNodeB qui peut tre assiminodeB+RNC.

Il sagit dune architecture uniquement paquet compare larchitecture 2G/3G circuit et paquet.Il permet une connectivit permanente tout-IP compare des contextes permanents en 2G/3G ddomaine paquet, Son interface radio est totalement partage entre tous les usagers en modecompare des ressources ddies et partages dans larchitecture 2G/3G. Les appels voix et visiorequirent des ressources ddies en 3G.

Il permet des handover vers les rseaux 2G/3G et CDMA/CDMA2000 afin dassurer des communisans couture en environnement htrogne.

Les grandes fonctions assures par lEPS sont les:

Fonctions de contrle daccs rseau : Elles permettent dauthentifier lusager lorsque ce dsattache au rseau, met jour sa tracking area, et demande des ressources pour ses communicElles permettent aussi de raliser la taxation de lusager en fonction de lusage des ressourcesfonction des flux de service mis et reus. Elles permettent enfin de scuriser les flux de signalisationflux mdia des usagers en les encryptant entre lUE et leNodeB.

Fonctions de gestion de la mobilit : Elles permettent lUE de sattacher, de se dtacher et de jour sa tracking area.

Fonctions de gestion de session : Elles permettent dtablir des defaults bearers et des

dedicated bearers afin que lUE dispose de connectivits IP pour ses communications.

Fonctions de routage de paquet et de transfert : Elles permettent dacheminer les paquets de PDN GW ainsi que du PDN GW lUE.

Fonctions de gestion de ressource radio : Elles permettent ltablissement et la libration d(Radio Access Bearer) entre lUE et le Serving GW chaque fois que lUE souhaite devenir acticommuniquer.

Les entits suivantes constituent le rseau EPS prsent par la figure ci-dessous :

eNodeB

Mobility Management Entity (MME)

Serving Gateway

Packet Data Network Gateway (PDN GW)

Home Subscriber Server (HSS)

Policy and Charging Rules Function (PCRF)


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Chap1 :


Figure 11: Architecture EPS

i. Mobility Management Entity (MME), qui dispose d'un plan de contrle des fonctions telles que:

Gestion et conservation des contextes UE

Gnrer des identifiants temporaires l'UES

Contrle statemobility Idle

Distributing messages eNBs

S-GW/PDN-GW slectionGestion au porteur

ii. Entit eNodeB : LeNodeB est responsable de la transmission et de la rception radio avec lUE. A la difde lUTRAN 3G o sont prsentes les entits Node B et RNC, larchitecture EUTRAN ne prsente qeNodeB. Les fonctions supportes par le RNC ont t rparties entre leNodeB et les entits du rseaMME/Serving GW.

Passerelle Fonctions

Serving Gateway (S-GW) Point dancrage pour le handoverinter-eNodeB. Lors dun handoverinter-eNode, le

trafic de lusager qui schangeait entrelancien eNodeB et le Serving GW doit

dsormais tre relay du nouvel eNodeBau Serving GW.

Point dancrage pour le handoverLTE et les rseaux 2G/3G. Il relaie


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les paquets

entre les systmes 2G/3G et le PDN-GW.Lors dune mobilit entre LTE et Lesrseaux

2G/3G paquet, le SGSN du rseau 2G/3Gsinterface avec le Serving GW pour la

continuit du service de donnes. Mise en mmoire des paquets entrantslorsque lUE destinataire est dans ltat

ECM-IDLE et initialisation de la procdurede demande de service initie par le rseau

Entit PDN GW Interface vers les rseaux externes

(Internet et intranet). Le PDN GW est

lentit qui termine le rseau mobile EPS etassure linterface aux rseaux externes IPv4ou IPv6.

Allocation de ladresse IP de lUE.Le PDN GW assigne lUE son adresseIP ds

lattachement de lUE lorsque le rseautablit un defaut bearer permanent lUE. Le PDN GW peut allouer uneadresse IPv4 ou IPv6.

Interception lgale. Le PDN GW estsur le chemin de signalisation pourltablissement/

la libration de bearer et sur le chemindu mdia (paquets de donnes changspar

lUE). Il est donc un point stratgiquepour linterception lgale des flux mdiaet contrle.

Entit HSS (Home SubscriberServer)

Avec la technologie LTE, le HLR estrutilis et renomm Home SubscriberServer (HSS).

Le HSS est un HLR volu et contientlinformation de souscription pour lesrseaux GSM, GPRS, 3G, LTE et IMS.

Entit PCRF (Policy & ChargingRules Function)

Elle fournit au PDN-GW les rgles detaxation lorsquun default bearer ou un


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dedicated bearer est activ ou modifipour lusager.

Elle permet de demander au PDN GWdtablir, de modifier et de librer desdedicated bearer sur la based de QoSsouhaite par lusager.

Evolved UTRAN Architecture

Architecture de lUTRAN

L'architecture volu UTRAN (voir la figure (12)) se compose de Node B ou eNBs volu. Les eNsont relis entre eux par l'interface X2. La diffrence majeure entre l'E-UTRAN et UTRAN est l'absencRNC. Les fonctionnalits de RNC ont t dplaces aux eNodeB.

Il s'agit d'une architecture simplifie avec un nombre rduit de nuds et des interfacesarchitecture permet de rduire le cot pour l'oprateur et permet aussi de rduire la latence du systles canaux de transport ddis ne sont pas utiliss dans LTE.

L'interface X2 est unique au LTE. Dans les versions prcdentes, Node B n'taient pas relis pinterface. Au lieu de cela, RNC a une interface dfinie travers eux. LAbsence de RNC cre un besl'interface entre les eNodeBs. Cette interface serait utile dans les oprations de re-slection de cellde transfert intra LTE handover.

Figure 12: Architecture UTRAN

Many-to-Many S1 Interface

Une interface S1 many-to-many prvu entre les eNodeBs et MME/SAE passerelle supporte le predondance/chargement des nuds du rseau. Le partage de charge de MMES permet la mobilit d'u


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dans une zone gographique sans changer la MME comme le montre la figure (13). Redondance fourl'interface S1 amliore la fiabilit du rseau. La version 6 a soutenu deux types de partage de rseau

Dans le premier type, les rseaux d'accs radio peut tre partage par plusieurs oprateurs.

Dans le second type, la fois le rseau d'accs radio et SGSN / MSC pourrait tre partage par pluoprateurs.

Une interface many-to-many S1 en LTE contribue soutenir le partage de rseaux de radio par pl

oprateurs [13].

Figure 13: S1 Interface [13]

Interface S1-U (User Plane)

L'interface S1 est l'interface entre l'E-UTRAN et les paquets volus du rseau cfonctionnalits de S1 sont divises en C-plan et les U-plan fonctionnalits avion. S1-UP (voir la figurs'applique l'interface entre leNodeB et la passerelle de la SAE. S1-CP s'applique l'interfaceleNodeB et le MME. L'interface S1 est conu pour soutenir les relations A many--plusieurs entre des utilisateurs et de plan de contrle et eNBs.

L'interface S1-UP est charge de fournir des donnes utilisateur entre les eNB et la passerelleSAE. Il se compose de GTP-U sur UDP / IP et fournit un non-garantie de livraison des donnes [13].


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Figure 14: Plan utilisateur S1

Interface S1-Control Plane (S1-CP)Le S1-CP (voir la figure (15)) interface est charg de fournir un protocole de signalisation en

eNodeB et la MME. Il s'agit d'un SCTP sur IP et garantit une livraison des donnes.

L'application du protocole de signalisation est S1-AP (Application Protocol).

Le S1-CP est responsable dinstallation/version de lSAE, la procdure de signalisation du handoprocdure de radiomessagerie et la procdure de transport NAS [13].

Figure 15: Plan de contrle S1

X2 Interface

L'interface X2 (voir la figure (16)) est l'interface entre les eNodeBs. Les fonctionnalits Xdivises en C-plan et U-plan fonctionnalits.


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Les fonctions du protocole X2-CP inclus les fonctions de mobilit de lUE entre eNodeBs comsignalisation du handover, le contrle du tunnel U-plan, et la gestion des fonctions des ressourcemulticellulaire : comme les rapports d'erreurs de mesure et la gestion gnrale.

Le protocole X2-UP tunnel paquets utilisateur final entre les eNBs. Les fonctions supportes du tunsont lidentification des tunnel/paquets avec le paquet et la gestion des pertes de paquets.

X2-PC a SCTP comme protocole de couche de transport, tout comme le protocole S1-CP.X2-UP utilise gnralement GTPU sur UDP / IP comme protocole de couche de transport, tout com

protocole S1-UP. S1-UP-UP et X2 utiliser le mme protocole U-plan pour rduire au minimum le traiau niveau des eNodeBs au moment de la transmission des donnes [13].

Figure 16: Interface X2

LTE States and Packet Connection

Simplification des tats RRC dans LTE

LTE prsente une version simplifie CRR illustr dans la figure suivante [12]:

Figure 17: Les tats RRC dans LTE

Re-slection de cellules: IdleMode

Dans RRC_IDLE l'UE dclenche la re-slection de cellules. L'UE prend des mesures sur le service et les cellulevoisines pour permettre le processus de re-slection. Pour les mesures au sein de l'E-UTRAN, au moins deux


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grandeurs de mesure de base UE doivent tre prises en charge:

Symbole de Rfrence Puissance Reu (SRPR).

E-UTRA Indicateur transporteur Received Signal Strength Indicator (RSSI).

La re-slection de cellule identifie la cellule au quel l'UE devrait se connecter. Elle est base scritres de re-slection de cellules, ce qui implique des mesures de la signification et des cellules v

[13].

Figure 18: Reslection de cellules - Idle Mode

Procdure de signalisation RRC

Avant que toute chose soit faite dans LTE, la connexion Radio Resource Control (CRR) doit tre taconnexion RRC est un lien logique entre l'E-UTRAN et l'UE, avec les caractristiques suivantes [13]:

Utilis pour identifier tous les E_UTRAN UE de signalisation dans le domaine de paquets.

Une seule connexion RRC tout moment.

Utilis par le E_UTRAN suivre la fois l'emplacement et l'tat de l'utilisateur pendant la dure d'unou un paquet de donnes de session.

Tous les messages envoys sur cette connexion font partie du protocole RRC.

L'UE est identifie par une cellule radio du rseau identificateur temporaire (c_RNT I).

Aprs cet gard, l'UE se dplace la ltat connect RRC comme le montre la figure

[Ci-aprs 19]:


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Figure 19: Procdure de signalement RRC

Procdure de base pour tablir une connexion de l'LTE

La figure suivante montre les tapes de bas pour une connexion LTE

Figure 20: Connexion des paquets dans LTE

GUTI is a Globally Unique Temporary Identifier identifie de faon unique la MME qui a attribu la Guque l'UE dans la MME.

NAS (Non Access Stratum) est une couche fonctionnelle qui tourne entre l'UE et le CN (Core Netwocouche prend en charge le trafic et les messages de signalisation entre le CN et l'UE (User Equipment


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LTE Air Interface Radio Aspects

La transmission radio LTE et les spcifications de rception sont documents dans 36,101 pourde 36,104 pour le ENB (station de base).

Modes daccs radio

Dans LTE les deux modes de multiplexage utilises sont FDD et le Time devisions duplex

D'autres modes d'accs peuvent tre dfinis, et half-duplex FDD est envisage. Half-duplex FDD perpartage de matriel entre la liaison montante et descendante. Depuis la liaison montante et descendasont jamais utilises simultanment (voir la figure (21)).

Figure 21: Techniques de multiplexage dans LTE [12]

largeur de bande de transmission

3GPP a dfini la bande passante de LTE comme "bande passante agnostique, ce qui permbande passante de s'adapter aux diffrentes largeurs de canaux slectionnables de 1,4 20 MHzsous-porteuse de l'espacement de 15 kHz (voir tableau ci-dessous). Si la nouvelle eMBMS LTE est une sous-porteuse espacement de 7,5 kHz est galement possible [11].

Figure 22: Transmission BandWith [11]

La plus petite quantit de ressources qui peuvent tre attribus la liaison montante ou desceest appele un bloc de ressource (RB). Un RB est de 180 kHz de large et une dure d'un intervatemps de 0,5 ms. Pour la norme LTE, une BO comprend 12 sous-porteuses 15 kHz espacement, eeMBMS avec l'option sous-porteuse 7,5 kHz comprend une RB 24 sous-porteuses de 0,5 ms. Le nmaximum de RBS en charge par chaque largeur de bande de transmission est donn dans le tabledessus [11].


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Les bandes de frquences supportes

Les spcifications LTE hritent de toutes les bandes de frquences dfinies pour l'UMTS, qui eliste qui ne cesse de crotre. Il existe au moment d'crire ces lignes 15 bandes exploitation FDD et bandes d'exploitation.

Il n'ya pas de consensus sur lequel la bande LTE sera d'abord dploye, car la rponse dfortement de variables locales. Cette absence de consensus est une complication importante pofabricants d'quipements et contraste avec le dbut de GSM et W-CDMA, qui sont tous deux indiqupour une seule bande [11].

Figure 23: Bandes de frquences supportes

Technologie d'accs multiple dans la liaison descendante: OFDM et OFDMA

La transmission montante et descendante dans LTE est base sur lutilisation de technologie d

multiple plus prcisment, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) pour la descendante, single-carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) pour la liaison montante.

OFDMA est une variante de la technologie orthogonale frequency division multiplexing (OFDsystme numrique de modulation multi-porteuse qui est largement utilis dans les systmes sans frelativement nouveau pour les rseaux cellulaire.

Plutt que de transmettre un flux haut dbit des donnes avec une seule porteuse, OFDM utgrand nombre de sous-porteuses orthogonales rapprochs qui sont transmises en parallle.

Chaque sous-porteuse est module avec un schma de modulation classiques (tels que QPSK, 164QAM) un dbit de symboles bas. La combinaison des centaines ou des milliers de sous-por


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Chap1 :


permet des dbits de donnes similaires aux schmas de modulation porteuse unique dans la bande passante [11].

Le schma de la figure (24) prises de 25,892 TR illustre les principales caractristiques d'unOFDM en frquence et en temps:

Dans le domaine des frquences, les sous-porteuses multiples sont chacun indpendamment avec les donnes.

Dans le domaine temporel, intervalles de garde sont insrs entre chaque symbole pour viteinterfrence inter-symbole au niveau du rcepteur occasionne par la propagation par multiples ou retards dans le canal radio.

Figure 24:Le signal OFDM en frquences et temps (25.892 Figure 1)

Par rapport la technologie CDMA sur laquelle est bas l'UMTS, OFDM offre un certain nombre d'avantages di[11]:

OFDM peut facilement tre tendue des canaux plus larges, plus rsistantes la dcoloration.

galiseurs de canaux sont beaucoup plus simples mettre en uvre que sont les galiseurs CDMA, car le OFDM est reprsent dans le domaine des frquences plutt que le domaine temporel.

OFDM peut tre compltement rsistants la dispersion des retards multiples. Cela est possible parce quesymboles de long utilis pour OFDM peuvent tre spares par un intervalle de garde connu sous le nom

prfixe cyclique (CP). Le CP est une copie de la fin d'un symbole insr au dbut.

OFDM est mieux adapte MIMO. La reprsentation dans le domaine de frquence du signal permet de pcodage facile en fonction du signal la frquence et les caractristiques de la phase de la station radio de multiples.

Toutefois, OFDM prsentent certains inconvnients. Les sous-porteuses ne sont pas bien espacqui fait que OFDM est sensibles aux erreurs de frquence et au bruit de phase. Pour la mme raison,est galement sensible l'effet Doppler, ce qui provoque des interfrences entre les sous-porteuses.


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OFDM cre galement des signaux haute crte la moyenne, et c'est pourquoi une modificationtechnologie appele SC-FDMA est utilis dans la liaison montante. SC-FDMA est discut plus tardconnu quOFDM sera plus difficile exploiter que CDMA au bord des cellules. CDMA utilise des codbrouillage pour fournir une protection contre les interfrences intercellulaires au bord cellule, alors qun'a pas ces caractristiques [11].

Les principales diffrences entre CDMA et OFDMare rsumes dans le tableau ci-dessous [11]:

Attribut CDMA OFDMA

Bande passante

Bande passante compltedu systme

bande passante variable dusystme

ordonnancement slectif enfrquence

Nest pas possible Un des principaux avantages del'OFDM est qu'elle ncessitedes informations en temps rel

des conditions du canal durcepteur l'metteur

Priode du symbole

Renversement Trs courtde la bande passante dusystme

espacement des sous-porteuseet indpendant de la bandepassante du systme

Rsistance la propagationmulti trajet

Difficile au-del de5MHz

Entirement libre de ladistorsion multi trajet au-delde la longueur CP

Aptitude MIMO

Requiert une puissance decalcul importante due ladfinition du signal dansle domaine temporel

Idal pour MIMO due lareprsentation du signal dans ledomaine frquentiel et lapossibilit de l'allocation enbande troite pour suivre lavariation en temps rel dans lecanal

En moyenne, travers lecanal par le processus de

vulnrable pour la distorsion bande troite et interfrence


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Chap1 :


La sensibilit la distorsiondans le domaine frquentielet les interfrences

propagation

Sparation des utilisateurs codes dtalement etdstalement orthogonaux

Ajout de la Notion defrquence et le temps

OFDMA incorpore des lments de Time Division Multiple Access (TDMA), de sorte que lesporteuses peuvent tre alloues dynamiquement entre les diffrents utilisateurs du canal, comme le la figure (25).

Figure 25: Allocation des sous bandes OFDM et OFDMA [11]

Le rsultat est un systme plus robuste avec une capacit accrue. La capacit vient de lefacquise par le multiplexage des utilisateurs faible taux sur un canal plus large pour fournir une cdynamique en cas de besoin, la robustesse vient de la possibilit de programmer les utilisateu

frquence pour viter toute interfrence bande troite et multiples [dcoloration 11].

technologie d'accs multiple dans la liaison montante: SC-FDMA

Le taux lev de crte la moyenne (PAR) associe OFDM conduit 3GPP pour trouver un schtransmission diffrent pour la liaison montante LTE. SC-FDMA a t choisi car il combine les techPAR faibles des systmes de transmission porteuse unique, comme le GSM et CDMA, avec la rsistl'attribution des frquences multiples souple dOFDMA [11].


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Chap1 :


Comparaison OFDMA et SC-FDMA

Une comparaison graphique dOFDMA et SC-FDMA comme le montre la figure (26) est utilecomprendre les diffrences entre ces deux schmas de modulation.

Pour plus de clart cet exemple utilise seulement quatre (M) de sous-porteuses sur deux prio

symboles avec les donnes utiles reprsente par la modulation Quadrature Phase Shift Keying (QPSComme indiqu prcdemment, les signaux rels LTE sont situs dans des units de 12

porteuses adjacentes.

Sur le ct gauche de la figure (26), sous-porteuses adjacentes M 15 kHz, dj positionn l'edsir dans la bande passante du canal, sont chacun modul pour la priode du symbole OFDMA par un symbole de donnes QPSK. Dans cette exemple, quatre sous-porteuses, quatre symboles sonten parallle. Aprs une priode de symbole OFDMA est coul, le CP est insr et les quatre prosymboles sont transmis en parallle.

Pour plus de clart visuelle, le CP est montr comme une lacune, mais il est effectivement rempune copie de la fin du symbole suivant, ce qui signifie que la puissance de transmission est continuea une discontinuit de phase la limite du symbole [11].

Figure 26: Comparaison d'OFDMA et SC-FDMA transmettant une srie de donnes QPSK [11]

Pour crer le signal transmis, une IFFT est effectue sur chaque sous-porteuse pour crer des sM dans le domaine temporel. Celles-ci sont des vecteurs additionns pour crer la forme d'onde finale domaine temporel utilis pour la transmission.

La diffrence la plus vidente entre les deux rgimes est que OFDMA transmet les quatre symQPSK donnes en parallle, l'un par sous-porteuse, le SC-FDMA transmet les quatre symboles QPdonnes en srie quatre fois le taux, avec chaque symbole de donnes d'occupation Mx 15 kHz passante.

Visuellement, le signal est clairement OFDMA multi-porteuses avec un symbole de donnes paporteuse, mais le signal SC-FDMA semble tre plus comme un simple support (d'o le "SC" dans le nSC-FDMA) avec chaque symbole de donnes en cours reprsent par un signal de largeur.


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Notez que la longueur OFDMA et le symbole SC-FDMA sont les mmes 66.7s, mais le symboFDMA contient M "sous-symboles" qui reprsentent les donnes de modulation. Il s'agit de la transmen parallle de plusieurs symboles qui cre le PAR indsirables lev de OFDMA.

En transmettant les symboles de donnes en srie M M fois, la bande passante SC-FDMA occle mme que plusieurs porte-OFDMA, mais, surtout, le PAR est le mme que celui utilis pour les syde donnes d'origine. L'addition de nombreuses formes d'ondes bande troite QPSK en OFDMA toujours plus lev des pics que ce ne serait vu dans la plus large bande passante, la forme QPSKonde porteuse du SC-FDMA.

Comme le nombre de sous-porteuses M augmente, le PAR du OFDMA avec modulation alatodonnes statistiques approches bruit gaussien, mais, indpendamment de la valeur de M, le PAR SCreste la mme que celle utilise pour les symboles de donnes d'origine [11].

Prsentation des techniques d'antennes multiples

Au centre de LTE est la notion de techniques d'antennes multiples, qui sont utiliss pour augmecouverture et la capacit de la couche physique.

MIMO augmente la capacit spectrale des donnes transmittingmultiple flux simultanment dmme frquence et le temps, en tirant pleinement parti des chemins diffrents dans la station de[11].

La forme la plus basique de MIMO assigne un flux de donnes pour chaque antenne et est illustfigure (27)

Figure 27: 2x2 MIMO [11]

Aprs avoir dcrit une forme de base de techniques d'antennes multiples, nous nous intrmaintenant ce que LTE a prcis.

Diffrent mode de transmission dantenne : LTE downLink :

Six modes de transmission multiples antennes ont t dfinis pour LTE pour optimperformances de liaison descendante dans des conditions variables de radio [11].


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Chap1 :


1. Une seule antenne-SIMO: utilise un seul metteur, et depuis l'UE doit avoir au moins deux rcepteurs, id'une configuration SIMO, mieux connu sous le nom, la diversit de rception.

2. Transmettre la diversit MISO: LTE supporte des antennes de deux ou quatre de la diversit Tx.

3. En boucle ouverte de multiplexage spatial, MIMO, sans pr-codage: La dsignation en boucle ouverte seau fait qu'il n'existe pas de pr-codage des cours d'eau, qui sont plutt directement mapps chaque anten

4. En boucle ferme de multiplexage spatial, MIMO, pr-codage: Le quatrime mode est MIMO boucle fce qui ncessite pr-codage des flux de donnes. Selon le prcodage utilis, chaque mot de code est reprdiffrentes puissances et les phases sur les antennes.

5. MIMO multi-utilisateurs-MIMO, UE distinctes: Il s'agit d'un cas particulier du mode 3 dans lequel les mcode sont destins diffrentes UE.

6. En boucle ferme pr-codage-MISO, orientation du faisceau: L'efficacit des augmentations d'orientafaisceau avec le nombre d'antennes de transmission, ce qui permet la cration d'un faisceau plus troit.

Diffrent mode de transmission dantenne : LTE UpLink

Trois types de techniques multiples d'antenne sont dfinis pour la liaison montante [11]:

1. Recevez la diversit leNodeB

2. SU-MIMO pour unique UE: Mettre en uvre SU-MIMO l'UE aura besoin de deux metteurs. Il s'agit dimportant en termes de cot, la taille et la consommation de la batterie, et pour ces raisons SU-MIMO nactuellement une priorit pour le dveloppement.

3. MU-MIMO pour Multiple UE (voir la figure (28)): n'augmente pas le taux de donnes d'un utiindividuel, il offre un gain sur la capacit des cellules qui sont similaires ou meilleurs que ceux fournis SU-MIMO.

Figure 28: MU-MIMO dans uplink [11]

Aspects protocole LTE

LTE protocoles plan utilisateur


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Figure (29) montre protocoles plan utilisateur [13]:

Sous-couche physique: Tout comme les autres interfaces radio sans fil, la couche physique efLTE FEC encodage / dcodage, la dtection d'erreurs sur les chanes de transport, de la modudmodulation de canaux physiques, la synchronisation, la mesure des rapports aux csuprieures, la cartographie de la couche physique et le traitement RF. Il fournit un supportraiter le handover, la diversit et MIMO. La couche physique LTE soutiendra Hybrid AR

pondration la puissance des ressources matrielles. Avec les autres fonctions habituelles. Il n'eencore dcid si la couche physique en charge les canaux physiques.

Sous-couche MAC: La sous-couche MAC est entre l'UE et l'eNodeB. Avec la programmation, il ela correction des erreurs par le biais HARQ traitement prioritaire, travers des UE ainsi que dadiffrents canaux logiques d'une UE et de multiplexage / dmultiplexage des diffrents porteradio RLC de la couche physique sur les chanes de transport.

Sous-couche RLC: La sous-couche RLC est entre l'UE et l'eNodeB. Avec le transfert UFC suprieure, la RLC corrige les erreurs par ARQ, la livraison des squences du PDU au suprieure, la dtection des doublons, et le contrle de flux et de concatnation / remontapaquets.

Packet Data Convergence Protocol (PDCP) Sous-couche: Pour le plan d'utilisation, la sous-cPDCP effectue une compression d'en-tte et le chiffrement.

Figure 29: Plan des protocles de contrle [13]

Avec [13] :

Sous-couche RRC: La sous-couche RRC, en substance, effectue la radiodiffusion, la gestconnexions, de contrle avec radio, les fonctions de mobilit, gestion de la QoS et de mesu

Reporting et le contrle. fonctions de mobilit de la RRC comprennent des rapports de mesurele contrle des rapports d'inter-cellulaires et la mobilit inter-RAT, transfert inter-cellulaire, la set reslection de cellules UE, et le transfert de contexte entre eNodeBs.

Couche de PDCP: Il n'est pas encore dcid si le PDCP sera utiliss pour assurer la protectl'intgrit et le chiffrement des messages de signalisation aux NAS. S'il est prsent, il est fort prprsents la eNodeB.

L'accs non Stratum (NAS) Sous-couche: La sous-couche NAS est entre l'UE et l'AGW. Il efl'authentification, le contrle de scurit.


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Chap1 :


Caractristiques de la couche physique

Structure de trame

La couche physique supporte les deux systmes d'accs multiples dcrits prcdemment: OFDla liaison descendante et SC-FDMA sur la liaison montante.

En outre, les spectres pairs et impairs sont pris en charge l'aide de duplexage par rpartitfrquence de division de temps (FDD) et recto-verso (TDD), respectivement

Bien que la liaison LTE descendante et montante utilise des rgimes d'accs multiples diffrepartagent une structure de trame commune. La structure de cadre dfinit le cadre, emplacementsymbole dans le domaine temporel.

Deux structures de trame radio sont dfinis pour LTE et dmontr dans les figures (30 et 31).

Figure 30: structure de la trame LTE type 1 (36.211 Figure 4.1-1)

Les structure de trames type 1 est dfini pour le mode FDD. Chaque trame radio est de 10 ms det se compose de 10 sous-trames. Chaque sous-trame contient deux fentes [11].

Figure 31: structure de la trame LTE type2

La structure de trame de type 2 est dfini pour le mode TDD. Cet exemple se compose de deuxtrames de 5 ms pour une dure totale de 10 ms. Sous-cadres sont constitus soit une liaison montadescendante de transmission ou un sous-cadre qui contient les intervalles de temps de liaison desce


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et montante pilote (DwPTS et UpPTS) spars par un intervalle de transmission priode de garde (GP

Les Sous-trames 0 et 5 sont toujours utilis dans les transmissions descendante, sous-trametoujours un berceau spcial et sous-trame 2 est toujours utilis dans la transmission montante [11].

Symbole OFDM et le prfix cyclique

Un des avantages cls des systmes OFDM (y compris les SC-FDMA dans ce contexte) est la cde protger contre la propagation par trajets multiples retards. Les symboles OFDM perml'introduction d'une priode de garde entre chaque symbole pour liminer les interfrences inter-symen raison de la propagation par trajets multiples.

Si la priode de garde est plus longue que la dispersion des retards dans la chane de radichaque symbole OFDM est cyclique prolonge dans la priode de garde (en copiant la fin du symbole dpart de crer le prfixe cyclique), alors le symbole de l'interfrence inter- peuvent tre compltlimines [11].

Figure 32: structure de symboles OFDM

La longueur du prfixe cyclique pour la liaison descendante et montante sont indiqus dans le tci-dessous. Dans le cas de liaison descendante, f reprsente l'espacement de 15 kHz ou 7,5 kHzporteuse [11].

Modulation


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Figure 33: schmas des modulations LTE

Traitement du signal et des schmas de modulation de canal pour la DL et UL sont prsents figure (33).

HARQ et AMC

La latence et le dbit sont deux mesures importantes de la performance des systmcommunication numriques. LTE utilise un certain nombre de mcanismes dans la couche physiquamliorer les performances dans ces deux domaines; notamment, les demandes de rptition automhybride (HARQ) de traitement et de la modulation et le codage adaptatifs (AMC).

HARQ est une technique pour faire en sorte que les donnes sont envoyes de faon fiablnoeud de rseau l'autre, identifier les cas o des erreurs de transmission se produisent et de facretransmission source manifestations prvues. LTE utilise Type-II protocoles HARQ, semblable HHSPA +.

AMC est le mcanisme utilis pour l'adaptation lien pour amliorer le dbit des donnes dans u vanouissements. Cette technique fait varier la modulation descendante schma de codage sur


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des conditions du canal de chaque utilisateur [11]:

Lorsque la qualit de la liaison est bonne, le systme LTE peut utiliser un systme de modd'ordre suprieur (plus de bits par symbole) ou moins codage de canal, qui aboutit des dbilevs.

Lorsque les conditions de liaison sont pauvres cause de problmes tels que la dcoloration

interfrences du signal, le systme peut utiliser une profondeur infrieure modulation ou le codcanal plus fort pour maintenir une marge acceptable dans le bilan de liaison radio.

Le Type-II HARQ (voir figure ci-dessous) utilise une redondance supplmentaire pour ajouter dde redondance pour chaque retransmission successive, rduisant ainsi le taux de codage en vigueur jce paquet peut tre dcod correctement.

Figure 34: Type-II HARQ

ConclusionCe chapitre reprsente une vue d'ensemble de spcifications LTE et les exigences de haut nivea

LTE / SAE incluant la simplifi de l'architecture du rseau, de bande passante volutive, des samliors et l'utilisation de la diversit avec la technique MIMO.

Aprs la comprhension des concepts LTE, il est temps d'tudier le dimensionnement et LTE prode planification qui sera prsent dans le chapitre suivant.

Chapitre 3 : Etude thorique et conception dudimensionnement et Planification des rseaux LTE

Introduction

Ce chapitre, illustre les tapes de dimensionnement et de planification dun rseau radio compris le calcul thorique de la perte de propagation permise MAPL, le nombre de cellules ncessaicouvrir la zone choisie ensuite, nous allons concevoir un outil de planification et de dimensionneme


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d'automatiser ces calculs thoriques.

Notre tude a t effectue pour un rseau qui comporte huit services diffrents (Speech 12,2 ; PS128 ; PS256 ; PS384 ; PS1Mbps ; PS2Mbps) et trois environnements (dense urbain ; ursuburbain).

Elle se dcompose en trois grandes phases :

La phase pr planification : cette phase correspond ltape de dimensionnement du rseau daccs. Ell

correspond aussi llaboration des donnes ncessaires pour la phase de planification (rayon de cellule, nde cellule ncessaire, modle de propagation).

La phase de planification : elle correspond lintroduction des sites au niveau de la zone gographiqueconsidre, lajustement des paramtres des sites, des secteurs et des cellules selon les contraintes dj fix

La phase post planification : elle correspond ltude de la qualit de service et de la capacit du rseauplanifi afin de loptimiser pour quil soit conforme aux exigences. Cette tape se base sur les rsultats deprdictions et des simulations ralises.

Dans la phase de dimensionnement, il faut estimer le nombre de stations de base econfigurations. Cette estimation est base essentiellement sur les exigences de loprateur et les conde propagation radio dans la zone planifier. Le dimensionnement dpend aussi des exigencloprateur en termes de couverture, de capacit et de qualit de service QoS.

La capacit et la couverture sont lies, cependant, elles doivent tre considres simultanment

3744. Les facteurs influant sur la planification LTE

Ils existent plusieurs facteurs influant la planification dun rseau LTE, on peut citer:

Lattribution de frquence

La bande passante (1.4, 3, 5, 10,15 Mhz)

Les services offerts

La zone gographique

Les capacits de leNB et l'UE

La rutilisation des frquences attribues pour chaque site

Le rseau LTE est trs flexible, c'est dire qu'il peut tre dploy dans diffrentes banfrquences en utilisant une varit de largeurs de bande.

En plus de la rutilisation des frquences standards, la planification radio dun rseau LTE peuemployer le SFR (Soft Frequency Reuse).


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Pour expliquer le concept de SFR, il faut d'abord expliquer la notion de la rutilisation des frqfractionnaires FFR (Fractionnel Frequency Reuse) et la rutilisation des frquences partielles PFR (Frequency Reuse).

En LTE, les deux sous-porteuses dOFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) utilisent 15 KHz, qui sont ensuite regroublocs de ressources matrielles PRB (Physical Resource Blocks), contenant chacun 12 sous-porteusquivaut 180 kHz de spectre.

Il existe des manires varies pour laffectation des blocs de ces ressources matrielles (PRBque pour la mise en uvre FFR, PFR et SFR.

Les systmes FFR et PFR sont la fois base sur l'attribution d'un certain nombre de ces BPR dsecteur. Le principal problme avec eux est qu'ils limitent le dbit maximal disponible pour l'utilisateelles ne sont pas en mesure d'allouer la bande passante.

En comparaison, la notion de rutilisation des frquences Soft (SFR) permet au systme de mala capacit du rseau en permettant chaque secteur d'utiliser la bande passante. Pour ce faire, SFRla puissance alloue certains PRB afin dattnuer ICI (Inter Cell interfrence). Il permet galement d'allouer la bande passante complte (tous les BPR une puissance plus faible) pour les utilisatproximit de la cellule, il y en atteignant des taux de pointe plus levs.

Figure 35: comparaison entre FFR et SFR [6]

Le Dimensionnement par couverture

Le bilan de liaison : Dfinition et principes

Lors de la planification d'un rseau radio, nous nous demandons quelle est la distance maximspare l'metteur et le rcepteur tout en conservant la communication ( un certain niveau de dfini).Nous constatons que le premier pas ncessaire pour rpondre cette question de distance maxim


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sparation metteur/rcepteur est de dterminer l'affaiblissement du signal qui peut tre tolre.

Dans la plupart des systmes de communication, le flux d'informations est bidirectionnel.

Donc, il s'agit de raliser en parallles deux bilans de liaison ayant essentiellement le mme prun pour le lien montant et un deuxime pour le lien descendant.Nous devons considrer les deux liens pour valuer la probabilit d'tre en mesure d'tablir le lcommunication.

Dfinition

Le bilan de liaison consiste calculer pour chaque service les pertes de propagation maadmissible note MAPL (Maximum Allowable Power Losses) qu'un mobile situ au bord de la celluatteindre tout en respectant le niveau de sensibilit de la station de base.

Comme pour le GSM, les calculs du bilan de liaison tiennent compte de tous les gains et les entre la puissance mise par la station mobile et la puissance reue par le Node-B.

Pourquoi on utilise un bilan de liaison?

Il est un lment essentiel pour la dtermination de la couverture cellulaire et la slection de lemplacdu site cellulaire. Le bilan de liaison ne peut pas dcider seule de la sparation physique entre Txparce que les caractristiques de propagation radio sont diffrents pour une autre frquence et unenvironnement. Le bilan de liaison, la frquence de fonctionnement, le modle de propagation, paramtres de Tx / Rx servent prdire le rayon de la cellule de couverture cellulaire.

Principe du bilan de liaison

Le bilan de liaison est excut pour un mobile situ au bord de la cellule (pour chaque servitransmettant la puissance maximale (voir la figure). Sur la liaison montante, une cellule est gnradimensionne par sa couverture.

En LTE, que divers services sont proposs sur l'interface radio mme, les bilans de liaison doivecalculs pour tous les diffrents services. Le systme (environnement spcifique) sera dimensionn MAPL moyenne de tous les services.


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Figure 36: Rayon maximum de la cellule [7]

Paramtres cl du bilan de liaison

La puissance reue Ci du mobile UE la eNode-B au bord de la cellule de transmission avpuissance maximale est donne par:

(3.1)

Avec:

est la puissance dmission maximale de l'UE.

, sont respectivement le gain et les pertes au niveau de lmetteur.

, reprsentent le gain et les pertes au niveau du rcepteur.

les pertes induites par l'utilisateur, gnralement 3dB de pertes sont considrs comservices vocaux et de 0 dB pour les services de donnes

les pertes induites des btiments, fentres ou vhicule en fonction de l'objectif de couver

pntration (profondeur ou de la lumire en intrieur, extrieur).

Les pertes de propagation peuvent tre exprimes en fonction du rayon de cellule L :


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Rcell:

(3.2)

Pour assurer la couverture, la puissance reue au eNode-B devrait tre suprieur la sensibilit eNode-B.

Les caractristiques du mobile

Puissance dmission maximale de lUE

La puissance d'mission maximale d'un UE dpend de la classe de puissance du UE.

Gain de lantenne du UE

En OFDMA gnralement 0 dB de gain d'antenne est considr pour les UE.

Perte du corps (Body Loss)

Ces pertes sont dues l'absorption d'une partie de l'nergie transmise par le corps humain.

Cette valeur est prise en considration uniquement pour le service vocal.


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caractristiques du eNode-B

La sensibilit du eNobe-B

C'est le niveau minimal du signal requis pour atteindre une qualit prcise sous contrainte du bruit thermique

seulement.

(3.3)

Ou

: eNode-B figure de bruit est la mesure de la dgradation du rapport signal sur bruit (SNR), cause p

composants de la chane du signal RF. Il est le ratio de bruit de sortie relle de ce qui resterait si le dispos

mme n'a pas introduit de bruit.

: densit de bruit thermique est la puissance de bruit par unit de bande passante (densit spect

puissance du bruit) ; 10log (NTH) = -174dBm/Hz

: Rapport signal / bruit par bloc de ressources.

: Nombre de blocs de ressources (RB) requises pour atteindre un dbit de donnes.

: Bande passante d'un bloc de ressource (un bloc de ressources est compos de 12 sous-porchacune d'une largeur de bande 15KHz ,WRB= 180kHz)

cible dpend :La performance des quipements eNodeB. les conditions de la radio (multipath fadinvitesse mobile). diversit de rception (2-way par dfaut ou en option 4 voies). Le taux cible des donne

qualit de service. La modulation et le schma de codage (MCS). Le nombre maximum de transmissions a

HARQ (max de 4 sur UL).

Gain de l'antenne

Le gain moyen d'une antenne tri-sectorielle dpend de la bande de frquences.

Perte due aux cbles et aux connecteurs (dB)

Elle dpend du type des cbles et de la largeur de la bande de frquence.

Probabilit de couverture de la zone cellulaire


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En gnral, un objectif de couverture cellulaire de 95% est considr pour les environnements

urbains dense, urbain et suburbain, et 90% en milieu rural.

Charge de la cellule (cell load)

Elle dpend du nombre d'utilisateurs dans la cellule.

Augmentation du Bruit (noise rise)

Par dfinition, la charge de la cellule et noise rise sont lis par la formule suivante :

(3.4)

Les diffrentes marges

Marge d'interfrence

Lorsque la marge de l'interfrence augmente, le bilan de liaison diminue.

En gnral les chiffres de sensibilit sont dtermins en considrant que le bruit thermique. Toutefois, da

budgets de liaison, linterfrence Ij doit tre considre et non pas seulement le bruit thermique.Cela signifie

puissance reue C doit satisfaire la condition suivante :

(3.5)

Avec:

(3.6)

Augmentation du bruit WCDMA Par dfinition, la charge de la cellule et laugmentation to


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linterfrence ("Noise Rise) sont lis: Cette marge interfrence peut tre exprime en fonction de l'augme

du bruit ou de la charge de la cellule.

(3.6)

Avec :

- Ij est la puissance totale reue au Node B (y compris le signal utile).

- XULest la charge de la cellule de la liaison montante

Les diffrences entre LTE et WCDMA:

Pour LTE, les perturbations sont dues aux cellules adjacentes uniquement (pas d'interfrence intracellulaire) et

pas de concept de la charge de cellule. Bien que la charge maximale de cellule WCDMA dpend du contrstabilit de puissance.

(3.7)

Avec :

- RBLoad : pourcentage moyenne de chargement des blocs de ressources des cellules adjacentes.

- FAvg :le ratio moyen entre l'interfrence extracellulaire et le signal utile parvenue la eNode-B.

- TSINR : cest le SINR des cellules edge

Marge du shadowing

Les effets de masque (shadowing) sont crs lorsque londe traverse des obstacles tel qbtiments, les terrains, etc. Par exemple pour une rception lintrieur (indoor), il faut traverser uLattnuation due aux arbres se matrialise par une dcroissance exponentielle de lintensit du signa

Les effets de shadowing peuvent, soit attnuer la puissance du signal, soit modifier les caractride londe.

Leffet de masque (shadowing ) ne doit pas tre confondue avec lvanouissement rapide (fast fqui a une autre origine physique, il est du aux multi-trajets, et se manifeste trop pour les petites disLes Mesures sur le terrain ont montr que l'observation a une distribution log-normale (ce qui signifson logarithme normalement distribu) avec une moyenne de zro et un cart type qui est une fonctl'environnement en particulier. Les environnements plus denses ont tendance avoir un plus grand


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type et les environnements plus ouverts ont tendance avoir un plus petit cart-type.

Marge de pntration

Afin de garantir un niveau donn de couverture intrieure, une marge de pntration doconsidre dans le bilan de liaison. Cette marge dpend donc du taux de couverture intrieure cib

l'oprateur et prcisment de la matire des murs et du nombre de murs/fentres. La plupart des liliaison prennent en compte le fait que les UEs seront utiliss l'intrieur d'une sorte de structure sovhicule ou un btiment. Cependant, le calcul de la marge de pntration est beaucoup moins rigque celui de la marge de l'effet de masque (shadowing).

Pour les systmes 3G, la marge de pntration dpend uniquement de lenvironnement et du modpropagation.

Pour LTE, la marge de pntration dpend de lenvironnement et de la frquence utilise.

Voici quelques pertes de pntration typique :

Figure 37: Marge de pntration pour diffrents environnements [8]

Marge de l'vanouissement rapide (Fast Fading Margin)

Dans les calculs du bilan de liaison, le mobile est suppos tre au bord de la cellule et transmsa puissance maximale. Cela signifie qu'il ne sera plus possible de suivre les changements d'vanouissement. La qualit va donc dgrader. Le bilan de liaison devrait alors considredgradation par l'ajout d'une marge d'vanouissement rapide.

Nombre de blocs de ressources ncessaires

Le calcul du nombre requis de bloc de ressources pour soutenir le dbit de donnes minimum pservice J est li un certain nombre de symboles OFDM, le nombre de sous-porteuses, la modulatiotaux de codage. Le nombre de RB requis pour diffrents services sont rsumes dans ce tableau:


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Figure 38: Nbr de RB pour des diffrents taux de donnes [8]

Gain Handoff

Contrairement l'UMTS / WCDMA ou CDMA, il n'existe pas de fonctionnalit de transfert pour leLTE (aucun gain soft-handoff pris en considration pour LTE). Un mobile situ au bord dune cellulencore remis une cellule voisine avec un effet de masque plus favorable.Toutefois, aucun gain nest gnralement appliqu dans le GSM. Pour LTE la frquence d'chantillopour les dcisions handoff ainsi que le transfert de contrle de vitesse elle-mme est beaucoup plusque le GSM, ce qui conduit un gain handoff LTE pas beaucoup infrieure celle envisage pour WC

Le MAPL final et le rayon de la cellule

Pour chaque service offert par l'oprateur, nous avons pu tirer partir du bilan de liaison, les de propagation maximales fournies un mobile situ au bord de la cellule, c'est ce qu'on apppathloss maximal admissible dont la formule est la suivante :

L'quation finale du bilan de liaison montant devient :

(3.8)


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Figure 39: Calcul du MAPL [7]

Aprs avoir dtermin lexpression du MAPL pour chaque service d'un environnement i, on considre la moyenn

MAPL (MAPL moy en dB) comme suit:

(3.9)

Avec :

) est le pourcentage d'utilisation d'un service j dans un environnement i.

Le rayon de la cellule pour un environnement i peut tre dduit comme suit:

(3.10)

Modle de propagation

La prvision de couverture ne serait pas possible sans l'utilisation d'un modle de propagation dEn effet, le modle de propagation permet de dduire le rayon de la cellule partir du rsultat fournbilan de liaison.K1 et K2 caractrisent le modle de propagation :


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Le modle Okumura Hataest utilis pour une bande de 700, 850 ou 900 MHz.

K1 = 69.55+26.16log(FMHz )13.82log(Hb)a(Hm)+Kc

Avec : a(Hm) est le facteur de correction et

a(Hm) = (1.1log(FMHz )0.7)Hm(1.56log(FMHz )0.8)

K2 = 44.96.55log(Hb)

Le modle COST-231 HATAest utilis pour une bande de 1.9 Ghz ou 2.1 GHz.

K1 = 46.3+33.9log(FMHz )13.82log(Hb)a(Hm)+Kc

K2 = 44.96.55log(Hb)

Le modle modifi COST-231 HATAest utilis pour une bande de entre 2.5 et 3.5GHz.

K1 = 46.3+33.9log(2000)+20log(FMHz /2000)13.82log(Hb)a(Hm)+Kc

K2 = 44.96.55log(Hb)

Avec :

Hm est lhauteur de lantenne de lquipement mobile (UE)

Hb est lhauteur de lantene de leNodeB

Le tableau suivant rcapitule les valeurs des paramtres k1 et k2 du modle Hata calculs frquence 2100Mhz pour chaque environnement partir des formules correctives cites dessus, pohauteur d'antenne du mobile gale 1.5 mtre :


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Environnement Hauteur de

lantene du

eNode-B

Hauteur de

l(antenne

du UE

Facteur

correcteur

K1 pour

COST-

231 Hata

K2

Urbain dense 25m 1.5m 0dB 138.3 35.7

Urbain 30m 1.5m 3dB 134.2 35.2

Suburbain 30m 1.5m 12dB 125.1 35.2

Rural 40m 1.5m 20dB 115.4 34.4

Figure 40: Valeurs K1 et K2 du modle de propagation HATA 2100Mhz

lAire du site

La relation entre le rayon de la cellule et laire du site (3s

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