Abréviations PLAN GENERAL. 3GPP: Third Generation Partnership Project. AGW: Access Gateway (in LTE/SAE) CN: Core Network. enodeb: E-UTRAN NodeB

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1 PLAN GENERAL Abréviations 3GPP: Third Generation Partnership Project AGW: Access Gateway (in LTE/SAE) CN: Core Network enodeb: E-UTRAN NodeB EPC: Evolved Packet Core E-UTRAN: Evolved UTRAN FDMA: Frequency-Division Multiple Access HSPA: High-Speed Packet Access HSS: Home Subscriber Server HSUPA: High-Speed Uplink Packet Access Iu: The interface used for communication between the RNC and the core network. LTE : Long-Term Evolution MIMO: Multiple-Input Multiple-Output MBMS: Multimedia Broadcast/Multicast Service OFDM: Orthogonal Frequency-Division Multiplexing OFDMA: Orthogonal Frequency-Division Multiple Access PDN: Public Data Network RAN: Radio Access Network RNC: Radio Network Controller RRM: Radio Resource Management S1: The interface between enodeb and AGW. SAE: System Architecture Evolution SC-FDMA: Single-Carrier FDMA UE: User Equipment, the 3GPP name for the mobile terminal

2 UMTS: Universal Mobile Telecommunications System UTRA: Universal Terrestrial Radio Access UTRAN: Universal Terrestrial Radio Access Network Introduction Le domaine des technologies mobiles dans l'industrie des télécommunications offre des innovations permanentes, LTE (Long Term Evolution) est le nom d'un projet au sein du 3GPP (3rd Generation Partnership Project) qui vise à produire les spécifications techniques de la future norme de réseau mobile de quatrième génération (4G). C est un système pour l amélioration de l Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) et l optimisation de l'architecture UTRAN. Dans la réduction du coût par bit, il a amélioré l'efficacité du spectre et réduit le coût du backhaul (transmission en UTRAN). Il augmente la prestation de services. Plus de services à moindre coût avec une meilleure expérience utilisateur. Il met l'accent sur la prestation de services en utilisant "IP" et réduit le délai de préparation et de temps de trajet aller-retour. Il augmente de l'appui de QoS pour les différents types de services (voix sur IP par exemple) et aussi augmente le débit (100Mbps DL 50Mbps UL). Nous allons dans notre expose parler de la norme 3GPP et des performances requises du LTE, ensuite nous parlerons de l architecture de la technologie LTE, après cela nous décrirons les differentes techniques d accès utilisés sur l interface radio, et enfin nous conclurons. 3GPP 3GPP (3rd Generation Partnership Project) est une coopération entre organismes de standardisation régionaux en Télécommunications tels l ETSI pour la zone Europe, ARIB et TTC pour le Japon, CCSA (China Communications Standards Associations ) pour la Chine, ATIS pour l Amérique du Nord et TTA pour la Corée du Sud, visant à produire des spécifications techniques pour les réseaux mobiles de 3 e génération (3G) 3GPP (LTE), est le dernier standard dans l'arborescence de la technologie de réseau mobile qui a produit le GSM / EDGE et UMTS / HSPA. Il s'agit d'un projet de la 3rd Generation Partnership Project opérant sous un nom de marque par l'une des associations au sein du partenariat ESTI. Nous avons aussi 3GPP PSS (packet switched streaming) qui est la partie de la norme (à partir de la version 5) qui traite des services audio/vidéo, dont la télévision, sur réseaux mobiles ; et enfin

3 le 3GPP imb (integrated mobile broadcast) qui est la partie de la norme (à partir de la version 8) qui traite de la diffusion de la télévision sur les cellules radio des services mobiles 3G. Performances requises du LTE LTE doit assurer la compétitivité à long terme de l'umts pour les applications de radiocommunication à large bande et la télévision mobile. L'objectif est d'atteindre des débits de données de l'ordre de 100 Mbit/s en liaison descendante et jusqu'à 50 Mbit/s dans le sens montant. De plus, des améliorations significatives devraient suivre en ce qui concerne les temps d'accès, la capacité et l'efficacité spectrale. La transmission de données entre la station de base et le mobile utilise la technologie OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) déjà utilisée pour le WiMAX. En liaison montante, il sera fait appel au système SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access). La taille des cellules est comprise entre 5 kms (dimension optimale), 30km (dimensions avec performance raisonnable) et 100 kms avec des performances acceptables ; pour ce qui est de la Capacité des cellules, on peut avoir jusqu'à 200 utilisateurs actifs par cellule. En termes de mobilité, LTE est Optimisée pour une mobilité basse (0-15km/h) mais avec des supports à haute vitesse ; elle peut supporter la mobilité entre les différents réseaux d accès 2G / 3G / Wlan / Wimax. Les latences de transfert de données sont faible (moins de 5 ms de latence pour les petits paquets IP lorsque les conditions sont optimales), cette latence est encore plus faible pour les handovers, ainsi que le temps d'établissement de la connexion contrairement aux précédentes technologies d'accès radio. Le spectre de fréquence et la radiodiffusion ont été améliorées donc plus efficace ; la bande passante est flexible: 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 15 MHz et 20 MHz et normalisés.

4 1 ARCHITECTURE DU LTE Le réseau LTE comprend deux principales parties : E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) qui est le réseau d accès EPC /SAE qui est le Cœur du réseau Radio access network and core network Architecture generale du LTE. 1.1 Le réseau d Accès Radio

5 Réseau d accès radio LTE : nœuds et interfaces Interfaces et nœuds Contrairement au réseau d accès WCDMA/HSPA, le réseau d accès LTE a un seul nœud dans la partie radio: l'enodeb. Donc, il n'y a aucun nœud équivalent à un RNC pour LTE. Une des raisons de cela réside dans le concept philosophique de la technologie qui est de minimiser le nombre de nœuds. L'eNodeB est responsable d'un ensemble de cellules ; il est Semblable au NodeB dans L'architecture WCDMA /HSPA. L enodeb a hérité de la plupart des fonctionnalités du RNC, il est par conséquent un nœud plus complexe que le NodeB. L'eNodeB est responsable de décisions RRM (Radio Resource Management) cellulaires, des décisions de handover, de la programmation des utilisateurs dans les deux sens de transmission (uplink, et downlink) dans ses cellules, etc.

6 L'eNodeB est connecté au réseau cœur via l'interface S1 qui est semblable à l'interface IU dans les réseaux HSPA. Il y a aussi L'interface X2 qui connecte les enodeb voisines entre eux dans le réseau; cette interface peut aussi être utilisée pour Gestion de Ressource Radio (RRM) multi - cellulaire Débits sur l interface radio LTE offre 100 Mbit/s descendant et 50 Mbit/s montant. L interface radio E-UTRAN doit pouvoir supporter un débit maximum descendant instantané (du réseau auterminal) de 100 Mbit/s en considérant une allocation de bande de fréquence de 20 MHzpour le sens descendant, et un débit maximum montant instantané (du terminal au réseau) de 50 Mbit/s en considérant aussi une allocation de bande de fréquence de 20 MHz. Les technologies utilisées sont OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) pour le sens descendant et SC-FDMA (Single Carrier - Frequency Division Multiple Access) pour lesens montant. Cela correspond à une efficacité du spectre de 5 bit/s/hz pour le sens descendant et 2,5 bit/s/hz pour le sens montant Entité enodeb L enodeb est responsable de la transmission et de la réception radio avec l UE. A la différence de l UTRAN 3G où sont présentes les entités Node B et RNC, l architecture EUTRAN ne présente que des enodeb. Les fonctions supportées par le RNC ont été réparties entre l enodeb et les entités du réseau cœur MME/Serving GW. L enodeb dispose d une interface S1 avec le réseau cœur. L interface S1 consiste en S1-C (S1- Contrôle) entre l enodeb et le MME et S1-U (S1-Usager) entre l enodeb et le Serving GW. Une nouvelle interface X2 a été définie entre enodebs adjacents. Son rôle est de minimiser la perte de paquets lors de la mobilité de l usager en mode ACTIF (handover). Lorsque l usager se déplace en mode ACTIF d un enodeb à un autre enodeb, de nouvelles ressources sont

7 allouées sur le nouvel enodeb pour l UE; or le réseau continue à transférer les paquets entrants vers l ancien enodeb tant que le nouvel enodeb n a pas informé le réseau qu il s agit de lui relayer les paquets entrants pour cet UE. Pendant ce temps l ancien enodeb relaie les paquets entrants sur l interface X2 au nouvel enodeb qui les remet à l UE. 1.2 Le réseau cœur. Lorsque les travaux de normalisation du réseau d accès radio ont débutés, ceux correspondants au réseau cœur ont eux aussi commencé. Ce travail a eu pour nom SAE (System Architecture Evolution). La portée du SAE est la commutation des paquets ; et non celle des circuits. Le réseau cœur utilisé pour WCDMA/HSPA et LTE est basé sur une évolution du core network GSM/GPRS. Le réseau cœur utilisé pour LTE est près du réseau cœur original de GSM/GPRS, la différence est faite dans le fractionnement fonctionnel du réseau d accès radio (RAN) GSM. Le réseau cœur utilisé et connecté au réseau d accès radio LTE est une évolution plus radicale du GSM/GPRS. Il a alors obtenu son propre nom : Evolved Packet Core (EPC). L EPC a une architecture se présentant sous la forme

8 d un seul nœud contenant toutes les fonctions d un cœur de réseau ; excepté le HSS (Home Subscriber Server) qui est tenu hors du nœud. Le HSS est un nœud/base de données qui correspond au HLR dans le core network GSM. L ensemble SAE et EPC du réseau cœur forme ce que l on appelé l EPS (Evolved Packet System) L EPC (Evolved Packet Core) EPC est un réseau cœur paquet tout IP. A la différence des réseaux 2G et 3G où l on distinguait les domaines de commutation de circuit (CS, Circuit Switched) et de commutation de paquet (PS, Packet Switched) dans le réseau cœur, le nouveau réseau ne possède qu un domaine paquet appelé EPC. Tous les services devront être offerts sur IP y compris ceux qui étaient auparavant offerts par la commutation des circuits tels que la voix, la visiophonie, le SMS, tous les services de téléphonie, etc. EPC fonctionne en situation de roaming en mode «home routed» ou en mode «local breakout». Lorsqu un client est dans un réseau visité, son trafic de données est : Soit routé à son réseau nominal qui le relaye ensuite à la destination (home routed) Soit directement routé au réseau de destinataire sans le faire acheminer à son réseau nominal (local breakout). Le mode local breakout est particulièrement intéressant pour les applications temps réel telles que la voix qui ont des contraintes de délai fortes. EPC interagit avec les réseaux paquets 2G/3G et CDMA-2000 en cas de mobilité. Il est possible de faire acheminer le trafic de l EPC vers l accès LTE, CDMA-2000 (paquet), 2G (paquet) et 3G (paquet) et ainsi garantir le handover entre ces technologies d accès. EPC supporte les Default bearers et Dedicated bearers. Lorsque l usager se rattache au réseau EPC, ce dernier lui crée un défaut bearer qui représente une connectivité permanente (maintenue tant que l usager est rattaché au réseau) mais sans débit garanti. Lorsque l usager

9 souhaitera établir un appel qui requiert une certaine qualité de service telle que l appel voix ou visiophonie, le réseau pourra établir pour la durée de l appel un dedicated bearer qui supporte la qualité de service exigée par le flux de service et surtout qui dispose d un débit garanti afin d émuler le mode circuit. EPC supporte le filtrage de paquet (deep packet inspection par exemple pour la détection de virus) et une taxation évoluée (taxation basée sur les flux de service). En effet la LTE fournit des mécanismes de taxation très sophistiqués permettant de taxer le service accédé par le client sur la base du volume, de la session, de la durée, de l événement, du contenu, etc L EPS (Evolved Packet System) L EPS (Evolved packet System) représente l ensemble du réseau à savoir LTE et SAE. Il a les caractéristiques suivantes : Il possède une architecture plate et simplifiée comparée à celle hiérarchique 2G/3G puisque la fonction de contrôleur d antenne disparaît. La seule entité présente dans l accès est l enodeb qui peut être assimilé à un nodeb+rnc. Il s agit d une architecture uniquement paquet comparée à l architecture 2G/3G circuit et paquet. Il permet une connectivité permanente tout-ip comparée à des contextes PDP temporaires ou permanents en 2G/3G dans le domaine paquet Son interface radio est totalement partagée entre tous les usagers en mode ACTIF comparée à des ressources dédiées et partagées dans l architecture 2G/3G. Les appels voix et visiophonie requièrent des ressources dédiées en 3G.

10 Il permet des handover vers les réseaux 2G/3G et CDMA/CDMA2000 afin d assurer des communications sans couture en environnement hétérogène. Les grandes fonctions assurées par l EPS sont les: Fonctions de contrôle d accès réseau : Elles permettent d authentifier l usager lorsque ce dernier s attache au réseau, met à jour sa tracking area, et demande des ressources pour ses communications. Elles permettent aussi de réaliser la taxation de l usager en fonction de l usage des ressources et en fonction des flux de service émis et reçus. Elles permettent enfin de sécuriser les flux de signalisation et les flux média des usagers en les encryptant entre l UE et l enodeb ; Fonctions de gestion de la mobilité : Elles permettent à l UE de s attacher, de se détacher et de mettre à jour sa tracking area ; Fonctions de gestion de session : Elles permettent d établir des default bearers et des dedicated bearers afin que l UE dispose de connectivités IP pour ses communications ; Fonctions de routage de paquet et de transfert : Elles permettent d acheminer les paquets de l UE au PDN GW ainsi que du PDN GW à l UE ; Fonctions de gestion de ressource radio : Elles permettent l établissement et la libération de RAB (Radio Access Bearer) entre l UE et le Serving GW à chaque fois que l UE souhaite devenir actif pour communiquer ; Le réseau EPS consiste en les entités suivantes : enodeb Mobility Management Entity (MME)

11 Serving Gateway Packet Data Network Gateway (PDN GW) Home Subscriber Server (HSS) Policy and Charging Rules Function (PCRF) Entité MME (Mobility Management Entity) Les fonctions de l entité MME incluent: Signalisation EMM et ESM avec l UE. Les terminaux LTE disposent des protocoles EMM (EPS Mobility Management) et ESM (EPS Session Management) qui leur permettent de gérer leur mobilité (attachement, détachement, mise à jour de localisation) et leur session (établissement/libération de session de données) respectivement. Ces protocoles sont échangés entre l UE et le MME.

12 Authentification. Le MME est responsable de l authentification des UEs à partir des informations recueillies du HSS Joignabilité de l UE dans l état ECM-IDLE (incluant paging). C est l entité MME qui est responsable du paging lorsque l UE est dans l état IDLE et que des paquets à destination de l UE sont reçus et mis en mémoire par le Serving GW. Gestion de la liste de Tracking Area. L UE est informé des zones de localisation prises en charge par le MME, appelées Tracking Area. L UE met à jour sa localisation lorsqu il se retrouve dans une Tracking Area qui n est pas prise en charge par son MME. Sélection du Serving GW et du PDN GW. C est au MME de sélectionner le Serving GW et le PDN GW qui serviront à mettre en oeuvre le Default Bearer au moment du rattachement de l UE au réseau. Sélection de MME lors du handover avec changement de MME. Lorsque l usager est dans l état ACTIF et qu il se déplace d une zone prise en charge par un MME à une autre zone qui est sous le contrôle d un autre MME, alors il est nécessaire que le handover implique l ancien et le nouveau MME. Sélection du SGSN lors du handover avec les réseaux d accès 2G et 3G. Si l usager se déplace d une zone LTE à une zone 2G/3G, c est le MME qui sélectionnera le SGSN qui sera impliqué dans la mise en place du default bearer. Roaming avec interaction avec le HSS nominal. Lorsque l usager se rattache au réseau, le MME s interface au HSS nominal afin de mettre à jour la localisation du mobile et obtenir le profil de l usager. Fonctions de gestion du bearer incluant l établissement de dedicated bearer. C est au MME d établir pour le compte de l usager les default bearer et dedicated bearer nécessaires pour la prise en charge de ses communications.

13 Interception légale du trafic de signalisation. L entité MME reçoit toute la signalisation émise par l UE et peut l archiver à des fins de traçabilité Entité Serving GW (Serving Gateway) Les fonctions de l entité Serving GW incluent : Point d ancrage pour le handover inter-enodeb. Lors d un handover inter-enode, le trafic de l usager qui s échangeait entre l ancien enodeb et le Serving GW désormais être relayé du nouvel enodeb au Serving GW. Point d ancrage pour le handover LTE et les réseaux 2G/3G. Il relaie les paquets entre les systèmes 2G/3G et le PDN-GW. Lors d une mobilité entre LTE et Les réseaux 2G/3G paquet, le SGSN du réseau 2G/3G s interface avec le Serving GW pour la continuité du service de données. Mise en mémoire des paquets entrants lorsque l UE destinataire est dans l état ECM-IDLE et initialisation de la procédure de demande de service initiée par le réseau. Interception légale; Le Serving GW est sur le chemin de signalisation pour l établissement/ la libération de bearer et sur le chemin du média (paquets de données échangés par l UE). Il est donc un point stratégique pour l interception légale des flux média et contrôle. Routage des paquets et relai des paquets. Le Serving GW route les paquets sortant au PDN GW approprier et relaie les paquets entrants à l enodeb servant l UE. Comptabilité par usager pour la taxation inter-opérateurs. Le Serving GW comptabilise le nombre d octets envoyés et reçus permettant l échange de tickets de taxation inter-opérateurs pour les reversements. Marquage des paquets dans les sens montant et descendant, e.g., positionnant le DiffServ Code Point sur la base du QCI (QoS Class

14 Identifier) du bearer EPS associé. Cela permet d associer des priorités aux flux de données au sens DiffServ Entité PDN GW (Packet Data Network Gateway) Les fonctions de l entité PDN GW incluent : Interface vers les réseaux externes (Internet et intranet). Le PDN GW est l entité qui termine le réseau mobile EPS et assure l interface aux réseaux externes IPv4 ou IPv6. Allocation de l adresse IP de l UE. Le PDN GW assigne à l UE son adresse IP dès l attachement de l UE lorsque le réseau établit un defaut bearer permanent à l UE. Le PDN GW peut allouer une adresse IPv4 ou IPv6. Interception légale. Le PDN GW est sur le chemin de signalisation pour l établissement la libération de bearer et sur le chemin du média (paquets de données échangés par l UE). Il est donc un point stratégique pour l interception légale des flux média et contrôle. Marquage des paquets dans les sens montant et descendant, e.g., positionnant le DiffServ Code Point sur la base du QCI (QoS Class Identifier) du bearer EPS associé. Cela permet d associer des priorités aux flux de données au sens DiffServ. Taxation des flux de service montants et descendants (e.g. sur la base des règles de taxation fournies par le PCRF) ou sur la base de l inspection de paquets définie par des politiques locales) Entité HSS (Home Subscriber Server) Avec la technologie LTE, le HLR est réutilisé et renommé Home Subscriber Server (HSS).

15 Le HSS est un HLR évolué et contient l information de souscription pour les réseaux GSM, GPRS, 3G, LTE et IMS. A la différence de la 2G et de la 3G où l interface vers le HLR est supportée par le protocole MAP (protocole du monde SS7), l interface S6 s appuie sur le protocole DIAMETER (protocole du monde IP). Le HSS est une base de données qui est utilisée simultanément par les réseaux 2G, 3G, LTE/SAE et IMS appartenant au même opérateur. Il supporte donc les protocoles MAP (2G,3G) et DIAMETER (LTE/SAE, IMS) Entité PCRF (Policy & Charging Rules Function) L entité PCRF réalise deux fonctions : Elle fournit au PDN-GW les règles de taxation lorsqu un default bearer ou un dedicated bearer est activé ou modifié pour l usager. Ces règles de taxation permettent au PDNGW de différencier les flux de données de service et de les taxer de façon appropriée. Par exemple, si l usager fait transiter sur son default bearer des flux WAP et des flux de streaming, il sera possible au PDN GW de distinguer ces deux flux et de taxer le flux WAP sur la base du volume alors que le flux de streaming sera taxé sur la base de la durée. Elle permet de demander au PDN GW d établir, de modifier et de libérer des dedicated bearer sur la base de QoS souhaitée par l usager. Par exemple, Si l usager demande l établissement d une session IMS, un message SIP sera envoyé au P-CSCF qui dialoguera avec le PCRF pour lui indiquer la QoS requise par l usager pour cette session. Le PCRF dialogue alors avec le PDN-GW pour créer le dedicated bearer correspondant.

16 2 Technique d accès multiple en voie descendante : OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 2.1 Description de l OFDM L OFDM est une Technique d accès multiple permettant de diviser une bande de fréquence en plusieurs sous-canaux espacés par des zones libres de tailles fixes. Par la suite, un algorithme, la Transformée de Fourier Rapide Inverse (Inverse Fast Fourier Transform, IFFT), véhicule le signal par le biais des différents sous-canaux. C'est également cet algorithme qui s occupe de la recomposition du message chez le récepteur. Le but est alors d'exploiter au maximum la plage de fréquence allouée tout en minimisant l'impact du bruit grâce aux espaces libres séparant chaque canal. Cette modulation apparaît alors comme une solution pour les canaux qui présentent des échos importants (canaux multi trajets). Un des grands avantages des schémas de la modulation OFDM est d avoir partagé la complexité de l égalisation entre l émetteur et le récepteur, contrairement aux schémas de transmissions mono-porteuses. Ceci permet d avoir des récepteurs simples et peu coûteux. Les avantages des différentes variantes de l'ofdm sont nombreux : Une utilisation efficace des ressources fréquentielles en comparaison avec les solutions classiques de multiplexage fréquentiel. Ceci est dû au fait que dans l'ofdm, les canaux se chevauchent tout en gardant une orthogonalité parfaite. Les techniques multi-porteuses sont robustes au bruit impulsif puisque chaque porteuse est affectée d un bruit indépendant des autres porteuses. Contrairement aux modulations mono porteuses où le bruit peut affecter un certain nombre de symboles transmis, la perte d un symbole dû à un bruit important n affecte pas les autres symboles. Les techniques OFDM ont une très grande flexibilité dans l'allocation de bit/débit dans des contextes multi-utilisateurs. En effet, en fonction de la

17 valeur du gain instantané du canal, chaque sous-porteuse peut-être codée indépendamment des autres porteuses. A l inverse, un des grands inconvénients des techniques OFDM est leur manque inhérent de diversité. Les schémas OFDM ont sacrifié la diversité des schémas mono-porteuses au profit d une égalisation simplifiée. En effet, lorsque qu une sous-porteuse est affectée d une atténuation, l information émise sur cette porteuse est irrémédiablement perdue. En pratique, des schémas OFDM codés connus sous le nom de COFDM (Coded OFDM) sont utilisés pour remédier à ces inconvénients. Une autre manière de se réconcilier avec le schéma mono porteuse est l OFDMA, concept adaptatif de l OFDM pouvant allouer une ou plusieurs porteuses à un utilisateur particulier ajoutant ainsi la possibilité de voir cela comme une méthode d accès au médium. 2.2 L OFDMA Dans la technique OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), chaque sousporteuse est exclusivement assignée à un seul utilisateur, éliminant de ce fait les Interférences Intra Cellulaires (ICI). Cela a pour conséquence directe un décodage facile de l OFDMA par l utilisateur. Une telle simplicité est particulièrement intéressante pour les opérations descendantes, lorsque la puissance de traitement est limitée par les terminaux utilisateurs par exemple. On imagine aisément que la performance d un canal secondaire alloué à un utilisateur sera différente de celle d un autre utilisateur, puisque les qualités de canal y sont différentes, en fonction des conditions de propagation individuelles. Ceci veut dire qu un canal qui a de mauvaises performances avec un utilisateur peut se révéler favorable à un autre. La technique OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) exploite cette caractéristique, du fait qu elle permet d allouer des canaux secondaires différents selon les utilisateurs dans une fenêtre temporelle à configuration variable pour la transmission d un certain nombre de symboles OFDM. Dans la voie descendante, chaque salve est encodée (par exemple avec un code à convolution, LDPC ou turbo CTC) et modulée (QSPK, 16QAM, 64QAM) individuellement par le support physique de la station de base. Ceci

18 pourrait par exemple signifier, que la salve DL n 1 est modulée en 16QAM avec codage à convolution, alors que la salve n 5 est modulée en 64QAM avec codage turbo CTC, de sorte que le volume de bits transférés par symbole OFDMA sur le canal logique secondaire varie fortement entre ces deux salves. La localisation de la salve dans la trame OFDMA ainsi que le type de codage utilisé par le terminal (utilisateur) est indiquée dans la DL- MAP, qui sert de «table des matières» à la trame elle-même et est transmise en premier. 2.3 Canaux physiques Structure de trame Les canaux physiques sont munis d une structure de trame qui sert à structurer les données transmises. Chaque trame est divisée en 20 timeslots. T avec Ts seconds, numérotées de 0 à 19. Un subframe est défini comme deux slots consécutives.

19 2.3.2 Canaux physiques et Canaux de transport Les canaux physiques définis dans la voie descendante sont: Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) Physical Multicast Channel (PMCH) Physical Downlink Control Channel (PDCCH) Physical Broadcast Channel (PBCH) Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH) Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH) Structure de trame en voie descendante LTE Supporte une large gamme de la bande passante (par exemple 1.4/1.6/3/3.3/5/10/15/20 MHz, etc.)

20 2.3.4 La procédure de transmission sur la voie descendante 3 Technique d accès multiple en voie montante : SC-FDMA (Single Carrie-Frequency Division Multiple Access) 3.1 Description de SC-FDMA Le SC-FDMA offre des performances et une complexité globale similaire a l OFDMA mais utilise en revanche une technique de multiplexage fréquentiel à une seule porteuse.

21 Le SC-FDMA utilise l'accès FDMA entrelacé (IFDMA) ou FDMA localisé (LFDMA), un émetteur génère des symboles de modulation pour des types de données différents (par exemple, des données de trafic, la signalisation, et les pilotes) Deux modes de transmission sont alors possibles : le mode localisé et le mode distribué. Le mode localisé : Aucun zéro n est inséré entre les échantillons de sortie de la DFT, ceux-ci étant donc transposes sur des sous-porteuses consécutives. Le mode distribué : Un certain nombre de zéros est inséré entre chaque échantillon de sortie de la DFT, offrant une plus grande diversité fréquentielle. L envoi de données en OFDM s effectuant parallèlement sur plusieurs sous-porteuses, le PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) résultant est élevé. Au contraire, le SC-FDMA consiste en l envoi de données en série sur une même porteuse, permettant de ce fait d obtenir un PAPR moindre. 3.2 La procédure de transmission sur la voie montante

22 Le nombre de symboles SC-FDMA dans un slot, dépend de la taille du préfixe cyclique : configuration Normal cyclic prefix Extended cyclic prefix Dans chaque slot SC-FDMA, le deuxième et l avant dernier symbole sont des symboles courts (short blocks) utilisés notamment pour la transmission du signal de référence. Les autres symboles sont des symboles longs (long blocks) utilisés exclusivement pour la transmission de données et/ou de signalisation. Structure d un slot pour une trame générique (CP normal) Structure d un slot pour une trame alternative (CP normal) 2.3 Canaux physiques et Canaux de transport Les canaux physiques définis dans la voie montante sont: Physical Uplink Shared Channel, PUSCH Physical Uplink Control Channel, PUCCH

23 Physical Random Access Channel, PRACH 4 Le MIMO MIMO dans son interprétation généraledénote l usage de plusieurs antennes en émission et en reception. Cela peut être utilisé pour obtenir un gain de la diversité et de cette façon augmenter la rapport signal/bruit à la reception. Cependant, le terme est utilisé pour dénoter la transmission de multiples flux comme un moyen d augmenter le taux de données possible dans un canal donné. De là, MIMO, ou multiplexer spatial, devrait principalement être vu comme un outil pour améliorer le débit de l'utilisateur final en agissant comme un amplificateur dedonnées. 4.1 Canal de propagation IES : sélectivité fréquentielle Doppler : sélectivité temporelle Espacement entre antennes : sélectivité spatiale Deux modes de transmission : SU-MIMO et MU-MIMO SU-MIMO : Tous les flux d informations appartiennent au même utilisateur. MU-MIMO : Tous les flux d informations appartiennent des utilisateurs différents. Solution: exploiter une combinaison hybride à base de:

24 MIMO : Spatial Multiplexing (SM) pour accroître l efficacité spatiale et le débit crête. MIMO : Space-Time Coding (STC) classiques pour améliorer la robustesse du lien(multi-path fading) ou la portée pour les débits moyens (adaptés aux paquets de faible taille, VoIP). MIMO : Beamforming en transmission utilisée non pas comme un moyen d étendre la portée mais pour une augmentation du débit en point à point. 4.2 SU (Single UE)-MIMO en voie descendante : Configuration : 4X4 au maximum -Multiplexage spatial(sm) : CSI (Channel state information) -Beamforming : CSI -Diversité spatiale

25 4.3 MIMO pour E-MBMS en voie descendante Il faut noter que si on utilise MIMO pour E-MBMS en voie descendante, le FBI (Feedback information) par les UE n est pas faisable. On peut utiliser la diversité spatiale en boule ouverte ou le multiplexage spatial en boule ouverte. D ailleurs, on peut aussi utiliser la combinaison les deux approches : multiplexage et diversité. 4.4 SU (Single UE)-MIMO en voie montante : Configuration : 2X2 Il faut dire que le SU-MIMO n est pas envisagé pour la première phase de LTE. Il est envisagé dans la deuxième phase. 4.5 MU(Multi-UE)-MIMO en voie montante : Configuration : 2X2 Il faut noter qu on est en train de travailler sur la faisabilité de la technologie SDMA qui correspond de MU (Multi-user)-MIMO (2X2) sur la vie montante.

26 5 Classes de services Classe A (conversational): définit tous les services bidirectionnels impliquant deux interlocuteurs, inclut la téléphonie, les jeux interactifs, la visiophonie, la VOIP et la visioconference haute qualité qui sont tolérants aux erreurs de transmission, et aucun contrôle d erreurs ou de flux n est appliqué.

27 Classe B (streaming): définit tous les services impliquant un utilisateur et un serveur de données regroupant, entre autres, les services de vidéo à la demande, la diffusion radiophonique et les applications de transfert d images. Cette classe a les mêmes caractéristiques que la classe A. Classe C (interactive): définit tous les services dans lesquels un usager entretient un dialogue interactif avec un serveur d applications ou de données regroupant, entre autres, la navigation sur Internet, le transfert de fichiers par FTP, le transfert de messages électroniques ou toutes les applications de commerce électronique. Cette classe ne requiert pas de performances en temps réel particulières.

28 Classe D (background): définit les services de mêmes caractéristiques que ceux de la classe C mais qui ont de priorités inférieures regroupant, entre autres, le transfert de fax, la notification de messagerie électronique et la messagerie de type SMS. LTE ajoute à ceci le mobile , la video messaging et la photo message

29 6 Avantages du LTE Débit maximal : Nous avons des debits de 50Mbps en uplink et 100 Mbps en downlink pour une largeur de bande 20 MHz. On peut avoir jusqu'à 200 utilisateurs actifs dans une cellule (5 mégahertz) Mobilité : LTE est optimisé pour 0 ~ 15 km/h. Pour 15 ~ 120 km/h il offre un rendement élevé. Il est soutenu jusqu'à 350 km/h ou même jusqu'à 500 km/h. Flexibilité de spectre : ~ 1.25 à 20 MHz QoS meilleure que celle de ses prédecesseurs

30 Conclusion Arrivé au terme de notre exposé, il en ressort que la technologie LTE est optimisée et permet aux opérateurs d'offrir des services avancés, de plus haute performances et de larges bandes passantes. Il a une architecture Basée d une part sur un esprit philosophique de réduction des nœuds du réseau pour une réduction des coûts, et d une autre part sur le réseau IP qui améliore l'état latent du réseau, et est conçu pour interopérer et assurer la continuité du service existant dans les réseaux 3GPP. La technologie 3GPP-LTE est une norme mise en œuvre afin de pallier aux problèmes de QoS, de compatibilité des systèmes de télécommunications et aussi de complexité des réseaux. Son déploiement pourra par conséquent permettre à tout utilisateur d avoir accès à tous services en tous lieux sans difficulté.

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