UMTS. Universal Mobile Telecommunication System. Sommaire. Fabrice WANEGUE. Introduction. L interface radio. Dimensionnement

Transcription

1 UMTS Universal Mobile Telecommunication System Fabrice WANEGUE Sommaire Introduction L interface radio Dimensionnement Les évolutions du réseau d accès Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-2

2 Introduction : sommaire Pourquoi une 3ème génération La Normalisation Du GSM vers l UMTS Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-3 Pourquoi une 3ème 3 génération g? limitation des système de 1 ère génération (1980) : système analogique (NMT ) Équipement mobile cher et encombrant Voix, seul service possible mais de bonne qualité Faible efficacité spectrale Peu d abonnés possibles Mobilité réduite Pas de Roaming international Pas de confidentialité (cryptage) des communications limitation des système de 2ère génération (1990) : système numérique (GSM, IS95 ) Équipement mobile portatif Service voix de très bonne qualité Service de données à faible débit (SMS, GSM < 9.6 kb / s) Grande efficacité spectrale Roaming international Sécurité et confidentialité de l information Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-4

3 Pourquoi une 3ème 3 génération g? Évolution du Marché : un nombre d abonnés très important! 1, Fixed (millions) Mobile Internet (Fixed/Mobile) Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-5 Pourquoi une 3ème 3 génération g? De nombreux systèmes de 2 nde génération différents et incompatibles : Existence aux USA d un 3 ème système «PCS 1900» dérivé du GSM Le roaming mondial et la compatibilité impliquent le besoin d un nouveau système et une standardisation mondiale. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-6

4 Pourquoi une 3ème 3 génération g? La 3 ème génération de mobiles, ce sera plus : d utilisateurs : le nombre de mobiles va dépasser celui des lignes fixes, de débits : transmission de données haut débit en mode paquet (internet...) ou circuit (vidéo...), de services : briques de base pour la création des services, apparition de fournisseurs de services, de mobilité : volonté d une norme mondiale unique, concept de Virtual Home Environment, de licences : implantation possible dans un pays de nouveaux opérateurs. Virtual Home Environment : l abonné va avoir le même environnement quelque soit sa localisation, quelque soit le réseau et quelque soit le mobile. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-7 Pourquoi une 3ème 3 génération g? Par rapport aux nouveaux besoins de capacité, en débit de données, en mobilité et en services, 2 types de solutions sont possibles : Evolution des standards de 2nde génération : Coût limité / Court terme / Compatibilité 2nde génération Création d un standard de 3ème génération : Coût important / Long terme / Hauts débits / Compatibilité 2G-3G Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-8

5 Pourquoi une 3ème 3 génération g? Évolution du GSM : 1991 : GSM phase : GSM phase 2 // Half Rate / EFR, SMS, GSM 1800, CLI 1997 : GSM phase 2 + // HSCSD, GPRS 1999 : GSM phase 2.5 // EDGE HSCSD : High Speed Circuit Switched Data GPRS : General Packet Radio Service EDGE : Enhanced Data rates for GSM Evolution Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-9 Pourquoi une 3ème 3 génération g? HSCSD : High Speed Circuit Switched Data Nouveau schéma de codage du canal de trafic 14.4 kbit/s par time slot 57.6 kbit / utilisateur en théorie BSS et NSS du réseau GSM, Core Network en commutation de circuit Débits faibles GPRS : General Packet Radio Service Nouveau schéma de codage du canal de trafic (CS1 - CS4) 9.6 à 21.4 kbit/s par time slot kbit / utilisateur en théorie BSS du réseau GSM, et nouveau Core Network en routage de paquets Débits moyens Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-10

6 Pourquoi une 3ème 3 génération g? EDGE : Enhanced Data rates for GSM Evolution Nouveau schéma de codage de l information Nouvelle modulation 8 PSK 59.2 kbit/s par time slot 384 kbit / utilisateur en théorie Réseau GPRS et GSM BSS du réseau GSM, Core Network en commutation de circuit Hauts débits Évolutions du GSM : (solution court terme) Conservation du même réseau d accès radio Investissement faible, efficacité spectrale moyenne, saturation des réseaux Nouveau Core Network en mode paquet Préparation à la 3ème génération, nouveaux services disponibles Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-11 Pourquoi une 3ème 3 génération g? EDGE / UMTS : les différentes stratégies actuelles GPRS EDGE UMTS HSDPA 40 Kb/s Utilisation du spectre GSM 200 Kb/s Utilisation du spectre GSM 384 Kb/s Services voix et data Support de services temps réel Nouveau spectre 4 Mb/s Augmentation de la capacité par 3 Utilisation du spectre UMTS GPRS EDGE & UMTS HSDPA GPRS EDGE HSDPA GPRS UMTS HSDPA EDGE? Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-12

7 Pourquoi une 3ème 3 génération g? 5 mn Temps de transfert 24 s EDGE environs 5 fois plus rapide que GPRS! 1 mn 20 s 42 s 11 s 7 s Envoi Mail + fichier Word 10 pages Réception Mail + fichier Word 10 pages Ouverture page TF1.fr GPRS EDGE Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-13 Pourquoi une 3ème 3 génération g? EDGE / UMTS : Des performances proches Réseau vers Mobile (descendant) Mobile vers Réseau (ascendant) GPRS EDGE UMTS 1ère génération GPRS EDGE UMTS 1ère génération Débit moyen Débit max en Kbit/s Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-14

8 Pourquoi une 3ème 3 génération g? L évolution des technologies Réseau vers Mobile (descendant) Mobile vers Réseau (ascendant) GPRS EDGE UMTS HSDPA (1ère génération) GPRS EDGE UMTS HSDPA (1ère génération) Débit moyen Débit max en Kbit/s Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-15 La Normalisation IMT 2000 : International Mobile Telecommunication Initiative de l UIT (Universal Institute of Telecommunication) depuis 1985 Un nouveau système mondial accepté par les principaux équipementiers et opérateurs Norme mondiale pour satisfaire un marché de masse Mobilité universelle Supporter des interfaces multi-média mobiles à haut débit : Environnement incar : 144 kbit / s Environnement piéton : 384 kbit / s Environnement indoor : 2 Mbit / s Une composante satellite est prévue Ouverture commerciale à Tokio le 1er Octobre 2001 par l opérateur NTT-Docomo Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-16

9 La Normalisation De plusieurs normes «régionales» : Europe (ETSI) Japon (ARIB) USA (T1P1) Systèmes 2G GSM, DECT PHS, PDC D-AMPS, IS95 Études 3G W-CDMA TD-CDMA W-CDMA CDMA 2000 Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-17 La Normalisation Vers plusieurs normes mondiales!!! IMT 2000 Terrestrial Radio Interfaces IMT DS IMT MC IMT TC IMT SC IMT FT Directed Spread Multi Carrier Time Code Carrier Single Frequency Time UMTS FDD CDMA 2000, (évolution IS95) UMTS TDD, TD SCDMA UWC 136 (évolution IS36) DECT 6 technologies d accès radio 2 familles dominantes CDMA 2000 et UMTS issues de 2 groupements 3GPP et 3GPP2 Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-18

10 La Normalisation Spectre IMT 2000 : Bandes non appairées Bandes Appairées ITU 1885 MHz 2010 MHz 2110 MHz 2170 MHz IMT 2000 MSS IMT 2000 MSS 2025 MHz Europe 1920 MHz GSM 1800 DECT TDD UMTS FDD MSS TDD UMTS FDD MSS 1805 MHz 1880 MHz 1980 MHz USA 1990 MHz PCS MSS A D B E F C A D B E F C Broadcast auxiliary Reserve 2160 MHz MSS MHz Japan C PHS IMT 2000 A MSS MSS B IMT 2000 A MSS Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-19 La Normalisation Licences UMTS en Europe : Denmark Sweden Finland UK Netherlands Ireland Germany Belgium Austria Luxembourg Italy France Greece Spain Portugal Switzerland Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-20

11 La Normalisation UTRA : UMTS Terrestrial Radio Access MSS : Mobile Satellite System Mode FDD dans 2x5MHz W-CDMA dans la bande appariée (2*60 MHz) Mode TDD dans une seule bande 5MHz TD-CDMA dans la bande non appariée (35 MHz) TDD UL/DL FDD UL MSS UL TDD UL/DL FDD DL MSS DL FDL FUL/DL FUL MODE FDD : Frequency Division Duplex MODE TDD: Time Division Duplex Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-21 La Normalisation 3GPP : 3 rd Generation Partnership Project ARIB : Association of Radio Industries and business CCSA : China Communications Standards Association (Chine) ETSI : European Telecommunication Standards Institute (Europe) TTC : Telecommunication Technology Committee (Japon) TTA : Telecommunication Technology Association (Corée) T1 (USA) Ce groupe de travail a débuté en décembre Il a pour mission de fournir des spécifications techniques (Réseaux d accès radio, Réseau Cœur, Terminaux, aspects système et service) sur un système mobile 3G reposant sur l UTRA et sur une évolution d un Core Network GSM. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-22

12 La Normalisation 3GPP : 3 rd Generation Partnership Project Japan USA Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-23 La Normalisation 3GPP : 3 rd Generation Partnership Project Project Co-ordination Group (PCG) TSG GERAN GSM EDGE Radio Access Network TSG RAN Radio Access Networks TSG SA Services & System Aspects TSG CT Core Network & Terminals GERAN WG1 Radio Aspects RAN WG1 Radio Layer 1 specification SA WG1 Services CT WG1 (ex CN1) MM/CC/SM (lu) GERAN WG2 Protocol Aspects RAN WG2 Radio Layer2 spec & Radio Layer3 RR spec SA WG2 Architecture GERAN WG3 Terminal Testing RAN WG3 lub spec lur spec lu spec & UTRAN O&M requirements SA WG3 Security CT WG3 (ex CN3) Interworking with External Networks RAN WG4 Radio Performance & Protocol Aspects SA WG4 Codec CT WG4 (ex CN4) MAP/GTP/BCH/SS RAN WG5 (ex T1) Mobile Terminal Conformance Testing SA WG5 Telecom Management CT WG5 (ex CN5) OSA Open Service Access CT WG6 (ex T3) Smart Card Application Aspects Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-24

13 Du GSM vers l UMTSl Architecture réseau GSM / UMTS MSC : Mobile services Switching Center EIR : Equipement Identity Register AUC : Authentication Center PSTN : Public Switched Telephone Network GMSC : Gateway MSC HLR : Home Location Register ISDN : Integrated Services Digital Network BSS :Base Station Subsystem MT : Mobile Terminated BTS : Base Transceiver Station BSC : Base Station Controller External Circuit Networks External Packet Networks RNS : Radio Network System UE : User Equipment RNC : Radio Network Controller UTRAN : UMTS Terrestrial Access Network SGSN : Serving GPRS Support Node GGSN : Gateway GPRS Support Node PDN : Packet Data Network Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-25 Du GSM vers l UMTSl Core Network Core Network A A ATM Iu Iu Iur BSC BSC RNC RNC Abis Abis Iub Iub Iub Iub Node B Node B Node B Node B BTS Cells BTS BTS Cells BTS Cells Cells BSS GSM BSS UMTS Réseau de transport ATM Nouvelle interface Iur pour le soft Handover Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-26

14 Du GSM vers l UMTSl GSM UMTS MS (Mobile Station) UE (User Equipment) BTS - Contrôle des ressources radio - Contrôle du lien radio Node B - Contrôle partiel des ressources radio BSC - Allocation des ressources RNC - Allocation des ressources - Contrôle du lien radio BSS RNS Abis (BTS/BSC) Iub (NodeB/RNC) A (BSC/MSC) Iu (RNC/CN) Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-27 Du GSM vers l UMTSl Deux fonctions logiques du RNC : serving et drift RNC Serving RNC : Rôle d un RNC entre un utilisateur et l UTRAN. Connexion RRC (Radio Ressource Control) Toujours un et un seul S-RNC pour chaque utilisateur en connexion sur l UTRAN. Fonctionnalités : Terminaison de l interface Iu Contrôle des «bearers» radio & gestion de la ressource radio Contrôle de la mobilité de l utilisateur (soft & hard handover) Sélection des trames en uplink (soft handover) Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-28

15 Du GSM vers l UMTSl Deux fonctions logiques du RNC : serving et drift RNC Drift RNC : Supporte le Serving RNC via l interface Iur lorsque la connexion entre l utilisateur et l UTRAN implique des cellules contrôlées par un RNC différent du Serving RNC. De 0 à 4 Drift RNC par connexion à un instant donné. Fonctionnalités : Routage des blocs de données entre le Serving RNC et ses propres Node B. Allocation des codes de canalisation en downlink et contrôle de puissance de ses Node B. Sélection des trames en uplink (soft handover entre ses propres Node B) Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-29 Du GSM vers l UMTSl De nouvelles applications : Agenda en-ligne / Transmission de fichiers Accès Internet Services d'informations en ligne Clips Vidéo / Conférence vidéo Localisation de véhicules / services de navigation Transaction / E-commerce... Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-30

16 Du GSM vers l UMTSl Les classes de services : 3 contraintes : Délais de transfert Applications interactives (ex : jeux), applications temps réel (ex : phonie) Internet (temps de réponse 1 seconde) Variation du délais de transfert Vidéo à la demande, diffusion radiophonique Tolérance aux erreurs de transmission FTP, transactions bancaires, e-commerce Phonie (perception de l oreille humaine tolérante) 4 classes de service réparties en 2 groupes : A et B : applications à contraintes temps réel C et D : données sensibles aux erreurs de transmission Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-31 Du GSM vers l UMTSl Temps Réel Classe A : CONVERSATIONNAL Bidirectionnelle, liée à la perception humaine Temps de transfert rapides, pas de variation dans les délais Erreurs corrigées par la perception MS Phonie, Visio, Jeux interactifs MS, Serveur Classe B : STREAMING Unidirectionnelle 1 utilisateur + 1 serveur data Délais acceptables mais + longs qu en A (pas d interactivité) Variation du délais faible MS Écoute de programmes vidéo, audio Transferts FTP ou images Serveur Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-32

17 Du GSM vers l UMTSl Classe C : INTERACTIVE Dialogue interactif avec un serveur Pas d erreurs de transmission Peu de contraintes sur les délais Non Temps Réel MS Commande Réponse Serveur Navigation Web e-commerce Localisation Classe D : BACKGROUND Infos de priorité + faible qu en classe C MS Données Données Serveur s SMS FAX Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-33 Du GSM vers l UMTSl Classification des services en fonction de la qualité de service : Conversationnal Contraintes temporelles Streaming Interactive Background Assurer une QoS adaptée au service / Optimiser les ressources??? Pour adapter la connexion, il faut donc connaître les caractéristiques des services : Voix LCD : Long Constrained Delay Data (services DATA en mode commutation de circuit) LCD64 ; LCD144 ; LCD384 UDD : Unconstrained Delay Data (services DATA en mode commutation de paquet) UDD 64 ; UDD144 ; UDD384 Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-34

18 Du GSM vers l UMTSl Ingénierie cositing : Pour l UMTS, il y a nécessité de déployer un nouveau système antennaire. Il est cependant difficile de trouver de nouveaux sites : les meilleurs sites sont déjà utilisés et partagés entre les opérateurs, les négociations et installations sont difficiles, les principes de précaution sur l effet des ondes, les coûts de redevance élevés On envisage donc le partage antennaire des sites radio : GSM / DCS / UMTS. DCS DCS + GSM + UMTS Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-35 Du GSM vers l UMTSl Ingénierie cositing : La densification et le cositing doivent se faire dans le respect des règles de compatibilité électromagnétique (intermodulation, rayonnements parasites ) et de l environnement urbain : Pour limiter les risques de CEM, il faut mettre en place des règles de découplage : H V Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-36

19 Du GSM vers l UMTSl Ingénierie cositing : intermodulation f IM = ± m.f 1 ± n.f 2 (m et n = 0, +/-1, +/-2, +/-3, ) ; m + n ordre du produit d intermod. La mauvaise réalisation (mauvais ROS, défaut important ) de la chaîne des aériens (feeders, connecteurs) favorisent la naissance de fréquences parasites La densification et le cositing doivent se faire dans le respect des règles de compatibilité électromagnétique (intermodulation, rayonnements parasites ) et de l environnement urbain : IP2 IP3 GSM/UMTS : risque IP4 DCS/UMTS : risque IP3 Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-37 Du GSM vers l UMTSl Ingénierie cositing : Mise en place de 2 antennes indépendantes: 2 réseaux séparés, Pas de ré-engineering du réseau existant, Tilt / azimuts indépendants, Règles de découplages applicables, Ajout d une antenne. Mise en place d une antenne dualband : 2 réseaux séparés (sous le même radôme), Pas ré-engineering du réseau existant, Tilt indépendants (électrique variable), Intégration dans l environnement, Azimut dépendant, Recyclage de l antenne existante, Découplage plus délicat (isolation importante). Mise en place d une antenne broadband: 2 réseaux sur une antenne, 2 feeders par secteur, Intégration dans l environnement, Ré-engineering du réseau existant, Découplage très délicat (pas d isolation entre systèmes), Nécessite utilisation de triplexeurs, Même tilt et azimut pour les 2 systèmes. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-38

20 Du GSM vers l UMTSl Ingénierie cositing : triplexeur Antenne tribande GSM DCS UMTS DCS-GSM-UMTS DCS DCS + GSM + UMTS triplexeur triplexeur triplexeur triplexeur S1 S2 S3 S1 S2 S3 S1 S2 S3 S1 S2 S3 BTS DCS BTS DCS BTS GSM NODE B Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-39 Sommaire Introduction L interface radio Dimensionnement Les évolutions du réseau d accès Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-40

21 L interface Radio : sommaire Introduction Modes d accès radio Accès Multiple en WCDMA Capacité et Couverture Protocoles Canaux logiques et physiques Récepteur RAKE Fonctionnalités RRM Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-41 Introduction Choix de l UTRA pour l interface Radio : Vote de l ETSI en janvier 1998 pour choisir la technologie d accès radio de l UMTS. Technologie basée sur le CDMA (Code Division Multiple Access) ou AMRC(Accès Multiple par Répartition par Codes) 2 technologies en concurrence : W-CDMA (Wideband - CDMA), TD-CDMA (Time Division - CDMA). Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-42

22 Introduction Historique du WCDMA : 1949 : Bases du CDMA ; SHANNON & PIERCE 1956 : Brevet RAKE ; PRICE & GREEN 1970 : Applications militaires et maritimes 1978 : Applications cellulaires ; COOPER et NETTLETON 1989 : Technique d accès sans fil CDMA ; QUALCOMM 1994 : Système cellulaire IS : 1er standard CDMA large bande 1996 : Lancement commercial du CDMA 2001 : Commercialisation de système CDMA large bande Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-43 Modes d accd accès s radio Synthèse des différents modes d accès radio : Puissance FDMA (analogique) Puissance TDMA (Numérique) Temps 30 KHz User 5 User 4 User 3 User 2 User 1 Un canal est identifié par une fréquence Fréquence Temps User 4 User 3 User 2 User KHz Fréquence User 4 User 3 User 2 User 1 Un canal est identifié par une fréquence et intervalle de temps. Le canal est un ensemble d intervalle de temps utilisés par une communication Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-44

23 Modes d accd accès s radio Synthèse des différents modes d accès radio : Puissance FTDMA (GSM) CDMA (IS95, 3G) Puissance Temps Temps Fréquence Fréquence User 1 & 2 & 3 &... Un canal est identifié par une fréquence et un code par utilisateur Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-45 Modes d accd accès s radio Planification de fréquences : En CDMA, les utilisateurs sont séparés par les codes, la même fréquence peut donc être utilisée pour des cellules adjacentes. Chaque cellule UMTS peut utiliser les mêmes 5 MHz de bande. Il n y a donc plus comme pour le GSM de contrainte de réutilisation fréquentielle. GSM N = 7 UMTS N = 1 Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-46

24 Modes d accd accès s radio En CDMA, 2 modes DUPLEX retenus : Ecart DUPLEX 190 MHz Puissance FDD Temps UL DL 5 MHz 5 MHz fréquence Couverture macrocellulaire et microcellulaire (outdoor) Débit de canal maximum de 384 Kbit / s avec mobilité Service symétriques (voix et services de données à bas et moyen débit en mode symétrique) Aucune synchronisation requise. Puissance TDD Temps DL UL 667 μs Couverture picocellulaire(indoor & hotspot) Débit de canal maximum de 2 Mbit / s sans mobilité Service de données en mode paquet (à haut débit et asymétrique) Synchronisation au niveau trame nécessaire. 5 MHz fréquence Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-47 Modes d accd accès s radio Mode TDD : Fréquence TS 1 TS 15 F0 5 Mhz TS = Time Slot Temps Il offre un transmission duplex TDD (Multiplexage dans le temps) Cette mode offre une asymétrie très large Mais la normalisation du TDD est moins avancé que le FDD, volonté de convergence avec le FDD Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-48

25 Modes d accd accès s radio Paramètres : Mode FDD Mode TDD Largeur porteuse 5 MHz 5 MHz Débit chip 3.84 Mcps 3.84 Mcps Longueur de trame 10 ms 10 ms Facteur d étalement (Downlink) (Uplink) 1-16 Scrambling 1 code / 10 ms 1 code / ms Modulation QPSK QPSK Synchronisation Node-B Non Oui Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-49 Accès s multiple en WCDMA Technique de l étalement de spectre : dualité temps fréquence NRZ coding s(t) a s(t) a T 0 Time T 1 Time -a -a Power spectrum a 2 T 0 a 2 T 1 1/T 0 2/T 0 Frequency 1/T 1 2/T 1 Frequency Plus le débit bit est important, plus l énergie sera étalée sur le spectre. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-50

26 Accès s multiple en WCDMA Technique de l étalement de spectre : transmission x(t) Tbit Data sequence Power spectrum a 2 Tbit = Ebit +a -a Frequency +1 Tchip spreading sequence 1/T bi t Tchip = Echip -1 1/T chip +a -a transmitted sequence a 2 Tchip 1/T chip Data sequence Modulation Transmitted signal Spreading sequence generator Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-51 Accès s multiple en WCDMA Technique de l étalement de spectre : réception x(t) received sequence Power spectrum +a -a a 2 Tchip Frequency 1/T chip +1 Tchip spreading sequence Tchip = Echip -1 +a Tbit Data sequence a 2 Tbit = Ebit 1/T chip -a 1/T bit Received signal Demodulation Data sequence Spreading sequence generator Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-52

27 Accès s multiple en WCDMA Technique de l étalement de spectre : code de multiplexage Etalement User 1 User 2 User 3 User 4 User 5 Code 1 Code 2 Code 3 Code 4 Code 5 Puissance Signal composite 5 MHz Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-53 Accès s multiple en WCDMA Technique de l étalement de spectre : extraction En utilisant une séquence mathématique appropriée, tout code canal pourra être extrait du signal composite. Puissance non utile provenant des autres sources Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-54

28 Accès s multiple en WCDMA Synthèse : Émission Canal Réception Puissance Étalement C1 Désétalement C1 C Bande de base fréquence Largeur de bande I Bruit du canal C fréquence porteuse I Bande de base Étalement C2 Désétalement C2 Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-55 Accès s multiple en WCDMA Étalement (émission) Code de longueur L Données Chips Débit = D d D chip = D d x L = 3.84 Mchip / s (UTRA) Signal étalé Bande de base fréquence porteuse SF = D chip / D bit = Spreading Factor 5 MHz (UTRA) Plus le débit est élevé, plus l énergie du signal sera étalée sur le spectre. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-56

29 Accès s multiple en WCDMA Désétalement (Réception) Code de longueur L Signal reçu Code Brouilleur Signal étalé C fréquence porteuse I Bande de base Plus l'étalement est important, plus les brouilleurs sont diminués. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-57 Accès s multiple en WCDMA Notion de Eb/N0 : W-CDMA 1 4 TDMA-GSM Puissance Puissance C E b /N o C I N C Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-58

30 Accès s multiple en WCDMA Notion de Eb/N0 : Puissance Niveau de bruit maximum a 2 Tbit = Ebit Eb/No requis gain Puissance dispo à partager entre utilisateurs Puissance non utile dûe autres sources Echip Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-59 Accès s multiple en WCDMA Notion de Eb/N0 : power control Puissance Eb/No Power control a 2 Tbit = Ebit Niveau de bruit maximum Puissance non utile dûe autres sources Eb/No requis Puissance, Interférences, Capacité. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-60

31 Accès s multiple en WCDMA Codes de multiplexage : Codes de canalisation Downlink : Dans le sens descendant, les codes sont synchronisés. Ils sont donc orthogonaux, on offre ainsi une capacité maximum. Cependant les multitrajets introduisent la non-orthogonalité des codes. Codes de canalisation Uplink : Dans le sens montant, les codes sont générés de manière asynchrone. Les codes ne sont donc pas orthogonaux. On utilise les codes de Canalisation pour séparer les différents canaux physiques transmis par la même cellule ou le même mobile. Ce code est une ressource radio dimensionnante en UMTS. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-61 Accès s multiple en WCDMA Codes de multiplexage : Code de brouillage : Scrambling Code Le Node B reçoit des signaux provenant de plusieurs UEs et inversement. Ils doivent donc être identifiés et séparés. On utilise les codes de Brouillage pour séparer les cellules en DL et les mobiles en UL. C est un code de longueur chips avec une période de 10 ms, construit par combinaison de 2 séquences réelles dans une séquence complexe. Il est décodé par le mobile lors de la procédure de sélection de la cellule. Ce code n est inhérent au système et n a pas d impact sur le dimensionnement dans un premier temps. A un scrambling code est associée la totalité d un arbre OVSF Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-62

32 Accès s multiple en WCDMA Codes de multiplexage : transmission downlink Scrambling code Channelization code 1 BTS User 1 signal Channelization code 2 User 2 signal Channelization code 3 User 3 signal Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-63 Accès s multiple en WCDMA Codes de multiplexage : transmission uplink Scrambling code 1 Channelization code User 1 signal Scrambling code 2 Channelization code User 2 signal BTS Scrambling code 3 Channelization code User 3 signal Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-64

33 Accès s multiple en WCDMA Code de canalisation : Channelization Code * = 0 + Il n y a pas de corrélation entre les codes. En cas de non respect de l orthogonalité, il y a interférences. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-65 Accès s multiple en WCDMA Utilisation d un arbre générateur de code OVSF : Orthogonal Variable Spreading Factor C4,1= (1 ; 1 ; 1 ; 1) C2,1=(1 ; 1) Voix 12.2 kbps SF 128 Circuit 64 kbps SF 32 C4,2=(1 ; 1 ; -1 ; -1) C1,1=(1) C4,3=(1 ; -1 ; 1 ; -1) Paquet 144 kbps SF 8 Paquet 384 kbps SF 4 C2,2=(1 ; -1) C4,4=(1 ; -1 ; -1 ; 1) SF : Spreading Factor SF = 1 SF = 2 SF = 4 SF = 8 SF = 16 SF = 32 SF = 64 à 512 Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-66

34 Accès s multiple en WCDMA Cscramb Code de Channelization et de Scrambling : Cellule 1 Cscramb Cscramb Cch Cch Node B UE3 Cscramb Cch Cellule 3 UE1 Cscramb Cch UE2 Cellule 2 Cscramb Cch & Cch Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-67 Accès s multiple en WCDMA Ex : transmission downlink du signal User 1 Code 1: C ch (SF= ) User 2 * = + * Code 2: C ch (SF= ) = Transmitted Signal (fixed Chip Rate) = Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-68

35 Accès s multiple en WCDMA Ex : extraction des données en réception 2 Received Signal Code 1 * = 0 Soft Bits = 8 + = + = User 1? «1» Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-69 Accès s multiple en WCDMA Ex : extraction des données en réception 2 Received Signal Code 2 * = 0 Soft Bits = 4 = + = + = = + = User 2? «1» Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-70

36 Accès s multiple en WCDMA Usage Longueur Nombre de codes Famille de codes Channelization code UL : - séparaion des canaux (data / contrôle) pour 1 MS,.. - séparation des services DL : - séparation des connexions avec users dans la cell. - séparation des services UL : chips DL : 512 chips Nbre de codes sous un scrambling code = Spreading Factor OVSF Scrambling code UL : séparation des MS DL : séparation des secteurs 1 er code : identifier la cellule 2 ème code : augmenter capa cellule UL : 10 ms = chips 66.7 μs = 256 chips DL : chips UL : +ieurs millions DL : 512 (64 groupes de 8 codes) Long 10 ms = Gold Codes Short Codes Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-71 Accès s multiple en WCDMA Exemples d allocation de codes : C 8,2 C 8,3 C 4,3 C 8,2 C 4,1 C 8,1 C S2 C 8,2 C S2 C 8,2 C 8,2 C S3 C 4,2 C S4 C S2 C S1 C S1 C S3 pour les canaux descendants 1 code de brouillage C S (scrambling) par cellule pour garantir l indep. entre canaux de cellules Utilisation de la totalité de l arbre OVSF pour l ensemble des connexions pour les canaux montants 1codede brouillage C S alloué par le réseau à chaque mobile Chaque mobile peut utiliser la totalité de l arbre OVSF Ici, C 8,2 est utilisé par 2 mobiles d 1 même cellule, mais avec 2 codes de brouillages UL Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-72

37 Capacité et couverture Définition de la capacité : cellule / spectre C est le nombre d utilisateurs simultanés par rapport au débit binaire maximum. En CDMA, elle dépend du niveau d interférence donc du niveau de qualité. La capacité est liée à une gestion précise du contrôle de puissance. Les capacités Uplink et Downlink sont différentes. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-73 Capacité et couverture Gain de traitement : E N b 0 puissance _ signal = = débit _ binaire puissance _ bruit = = bande _ passante S R N W b E N b 0 = S N Rapport signal à bruit W R b Gain de traitement Ex : (voix) Performance du démodulateur E b /N 0 > 4 db débit : 12.2 kbps Bande passante : 3.84 Mcps Gain de traitement? (315 => 25dB) S / N? (> -21 db) Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-74

38 Capacité et couverture Notion de E b /N 0 SF important Étalement de différentes communications à différents débits dans la même bande : signal composite Désétalement de la communication 1 E b N 0 Spectre initial SF faible Une communication pour un service donné exige un E b /N o minimum. N 0 est la conséquence des puissances d émission pour les autres communication intra et inter cellulaires. Si E b augmente, N 0 pour les autres communications augmentent. Il faut donc un contrôle et une gestion précise des puissances d émission Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-75 Capacité et couverture Relation E b /N 0 et Capacité : E b E b N 0 N 0 Un E b /N 0 requis important implique un niveau de N 0 faible donc un trafic global faible : La capacité diminue Un E b /N 0 requis faible permet un niveau de N 0 important donc un trafic global important : La capacité augmente Par une gestion du contrôle de puissance, on peut maîtriser le niveau du N 0 dû au trafic intra et inter cellulaire. Ainsi on optimise la capacité de la cellule. Pour un service donné, on fixe un E b /N 0 cible. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-76

39 Capacité et couverture Sources d interférence Uplink : intracellulaire et intercellulaire Au niveau de la station de base, l interférence est liée à l orthogonalité imparfaite des codes de brouillage. Il y a un code de brouillage par mobile. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-77 Capacité et couverture Sources d interférence Downlink : intracellulaire et intercellulaire Interférence intracellulaire : Réception multi-trajet (codes de canalisation). Interférence intercellulaire : Orthogonalité imparfaite des codes de brouillage. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-78

40 Capacité et couverture Obtention du E b /N 0 cible : Il est obtenu grâce à des simulations et est exprimé en fonction du BER/BLER. Il dépend des paramètres suivants : de l environnement (urbain, suburbain, ), du récepteur (RAKE..), de la vitesse, du nombre d utilisateur, du débit, du contrôle de puissance... Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-79 Capacité et couverture Limite couverture uplink : respiration cellulaire (Cell Breathing) Trafic augmente Interférences augmentent Taille de la cellule diminue pour atteindre le E b /N o cible Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-80

41 Capacité et couverture Portée de la cellule en fonction des services : Eb/No requis SF = 128 Interference level Eb/No requis SF = 8 Received power Received power UE1 UE 2 Voix 12.2 kbps BTS Plus le SF est important, moins la puissance requise est importante Paquet 144 kbps Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-81 Capacité et couverture Portée de la cellule en fonction des services : Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-82

42 Capacité et couverture Limites de couverture en Downlink : amplificateur de puissance du Node B 20 W UE4 UE3 UE2 UE4 UE3 UE2 UE1 0 W UE1 L accès à UE 4 est refusé car il n y a pas assez de capacité en puissance. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-83 Protocoles Architecture générale Réseau UMTS séparé en 2 parties : Access Stratum (AS) = accès radio = UTRAN Gestion des ressources radio + des HO Non Access Stratum (NAS) = UMTS Core Network Établissement d appel : CC (circuit), SM (paquet) Mobilité en mode veille : MM (circuit), GMM (paquet) Iu : - accès technos (UTRAN, SRAN) - notion de RAB : description générique canal com. MM,CC,GMM,SM Non Access Stratum Protocoles Radio RRC RLC MAC Protocoles Radio Protocoles Iu RANAP Protocoles Iu Access Stratum Radio Uu Iu AS fournisseur d accès pour le NAS AS, sur demande du NAS, établit connexion et cx de transmission en fn type appel et attributs QoS négociés par MS au niveau du NAS. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-84

43 Protocoles Notion de RAB : Radio Access Bearer Au niveau NAS, RAB = seule vision (imprécise) qu a le CN du canal de com. RAB = QoS et service demandé pour la communication (négocié entre UE et CN) Au niveau AS, 2 parties : UTRAN ignore ce qui est transporté dans le RAB Le RAB représente un «format» de transport Ses attributs (négociés par MS dans le NAS) Taux d erreur Classe de service (A, B, C, D) Débits maximal et garanti Délais de transfert Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-85 Protocoles Application Application Vue générale piles protocolaires CM MM NON ACCESS STRATUM ACCESS STRATUM CM MM RRC RRC RANAP RANAP RLC MAC RLC MAC Transport Layer Transport Layer Plan usager Plan de contrôle physique physique transport transport Mobile Node-B RNC CN Iub Iu Uu Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-86

44 Protocoles Les sous-couches CM et MM sont transparentes à l UTRAN. Elles sont identiques à leurs homologues en GSM. CM : Connexion Management -CS- // SM : Session Management -PS- Équivalente à la couche réseau du RNIS entre un poste numérique et son central de rattachement Gère les procédures d appels (CC), messages courts (SMS), services supplémentaires (SS), (SM) session management Négocie avec le Core Network la QoS demandée par l abonné MM : Mobility Management -CS- //PMM : Paquet Mobility Management -PS- Permet à CM de faire abstraction de la mobilité et de la radio et de se ramener au cas d un réseau fixe Gestion des connexions MM ( paire de cuivre reliant MS à son central) Gère la mobilité (mises à jour de localisation ) Assure les fonctions de sécurité (authentification) Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-87 Protocoles : interface radio Plan de contrôle Plan usager L3 = Network Layer RRC PDCP BMC L2 = Data Link Layer RLC Canaux logiques MAC Canaux de transport L1= Physique Layer PHY Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-88

45 Protocoles : interface radio RRC : Radio Ressource Control ~ RR GS Transporte la majorité des messages de signalisation entre le terminal et l UTRAN Transporte tous les paramètres nécessaires à établissement, modification et relâchement des protocoles de niveaux 1 et 2 Établissement, maintien et relâchement d une connexion RRC entre un terminal et l UTRAN Il n y a qu une seule connexion RRC entre le terminal et l UTRAN (même s il existe plus d une connexion de signalisation sur Iu => plusieurs contextes PDP) Ouverture de nouvelles connexions de signalisation Iu (ex : nouvelle demande de contexte PDP) Diffusion des info système du canal logique BCCH Paging Sélection de la 1ère cellule + re-sélection en mode veille Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-89 Protocoles : interface radio RRC : Radio Ressource Control Contrôle : des supports radio (canaux de transport et canaux physiques) Etablissement, reconfiguration, relâchement des supports radio, sur demande des couches hautes Allocation du format des canaux de transport (TFS) Contrôle des mesures effectuées par le terminal Gestion : des ressources radio (attribution de codes ) des fonctionnalités RRM (HO, PC, gestion de la charge, accès en mode paquet ) de la mobilité des usagers en mode connecté Procédure SRNS-Relocalisation Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-90

46 Protocoles : interface radio PDCP : Packet Data Convergence Protocol Uniquement dans le plan usager et pour les services du domaine paquet Compresser les entêtes de protocoles des paquets TCP / IP 40 % des paquets IP sont des paquets de contrôle, sans infos usage Ces paquets font 40 octets en IPv4 et 60 octets en IPv6. BMC : Broadcast / Multicast Control Protocol Prise en charge les services de diffusion sur l interface Radio (SMS Cell Broadcast) Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-91 Protocoles : interface radio RLC : Radio Link Control utilisée à la fois pour infos utilisateur et contrôle, configurée par la couche RRC Fournit les services (= canaux logiques) Signaling Radio Bearer dans le plan de contrôle Radio Bearer dans le plan usager Segmentation / réassemblage : unité de paquet PDU (Paquet Data Unit) Avec stockage des PDU dans des buffers Assure la fiabilité de la transmission des infos sur l Interface Radio 3 modes possibles, choisis par la couche RRC : Transparent : aucun contrôle ni en-tête -> phonie Sans acquittement : segmentation / concaténation infos -> ex : Cell Broadcast, VoIP, sign. RRC Avec acquittement : contrôle flux + correction erreurs par retransmission -> ex : Web, s Correction d erreurs en mode acquitté Chiffrement pour les modes avec et sans acquittement Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-92

47 Protocoles : interface radio MAC : Medium Access Control Correspondance canaux logiques / canaux de transport Sélection / modification du format de transport (TF) approprié à chaque canal de transport en fonction du débit instantané Multiplexage / démultiplexage des services (PDU de couche RLC) sur les canaux de transport Gestion : du volume de trafic Comparaison taille PDU de couche RLC (buffers) et volume données du canal de transport de priorité : entre les flux de données au niveau du terminal Entre plusieurs terminaux sur les canaux de transport FACH et DSCH Chiffrement pour le mode transparent Identification des terminaux sur les canaux de transport communs RACH, FACH, CPCH Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-93 Protocoles : interface radio Notion de Transport Format TB = Transport Block = unité de base d échange entre MAC et la couche physique sur le même canal de transport (de la même manière que blocks d infos sur RLC = PDU) TB Size = # de bits dans le TB TBS = Transport Block Set lot de TB transportés entre MAC et la couche physique sur le même canal de transport TBS Size = # de bits dans le TBS TTI = Tansmission Time Interval = intervalle entre 2 TB (10, 20, 40 ou 80 ms) Notion de Transport Format Set Jeu de TF associé à un canal de transport RRC alloue un TFS à chaque canal de transport utilisé lors de la connexion RRC MAC choisit un TF parmi le TFS, et peut changer de TF à chaque TTI débit variable Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-94

48 Canaux logiques et physiques Au niveau du réseau d accès UTRA, les données générées par les couches hautes sont transmises sur l interface air par des canaux de transport qui s appuient sur différents canaux physiques. = uplink Canal de transport dédié : = downlink Il n existe qu un seul canal de transport dédié, il est noté DCH (Dedicated Channel). Il véhicule les données destinées à un utilisateur donné correspondant au service utilisé, aux informations de contrôle (commande de HO, remontées de mesures ) issues des couches hautes. Canaux de transport commun : 6 types définis pour l UTRA, avec peu de différence avec ceux de la 2 ème génération. Canal BCH : Broadcast Channel Transmission des informations spécifiques au réseau d accès (slots d accès) ou à une cellule. L UE ne peut pas s inscrire dans une cellule s il ne peut pas décoder ce canal. La puissance de ce canal est généralement élevée afin d être captée par l ensemble des utilisateurs de la cellules. Le débit du canal BCH est faible du fait qu il est limité par la capacité des terminaux à décoder le signal. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-95 Canaux logiques et physiques Canaux de transport commun : Canal FACH : Forward Access Channel Canal de transport sens descendant qui véhicule des informations de contrôle aux terminaux localisés dans une cellule donnée. Il peut y avoir plusieurs canal FACH par cellule, dont un avec un débit relativement faible pour qu il puisse être reçu par l ensemble des utilisateurs de la cellule. Il est possible de transmettre des données par paquet sur ce canal. Canal PCH : Paging Channel Canal de transport sens descendant qui véhicule les informations nécessaires à la procédure de paging lorsque le réseau souhaite initier une communication avec le terminal. Canal RACH : Random Access Channel Canal de transport sens montant qui véhicule les informations de contrôle provenant du terminal, telles que les demandes d établissement de connexion. Pour un fonctionnement correct, le canal RACH doit être reçu par la station de base quelque soit la position du mobile dans la cellule. Canal CPCH : Common Packet Channel Canal d'extension du canal RACH qui permet la transmission des données utilisateurs par paquet dans le sens montant. Le canal correspondant dans le sens descendant est le FACH. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-96

49 Canaux logiques et physiques Canaux de transport commun : Canal DSCH : Downlink Shared Channel Canal de transport sens descendant qui véhicule des informations utilisateurs ou de contrôle dédiées. Il peut être partagé par plusieurs utilisateurs. Il est donc similaire au canal FACH mais du fait qu il utilise le contrôle de puissance, son débit peut varier d une trame à l autre. Du fait qu il puisse ne pas être reçu dans toute la cellule, il est toujours associé à un canal DCH du sens descendant. Les canaux RACH, FACH et PCH sont les 3 canaux communs de transport nécessaires au bon fonctionnement du système. L utilisation des canaux DSCH et CPCH reste «optionnelle». RLC (Radio Link Control) Logical Channels MAC (Medium Access Control) Transport Channels Transport sublayer Physical Channels PHY (PHYsical Layer) Physical sublayer Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-97 Canaux logiques et physiques Les différents canaux de transport s appuient sur différents canaux physiques : Transport Channels BCH Physical Channels Primary Common Control Physical Channel(PCCPCH) FACH PCH RACH DCH DSCH CPCH Secondary Common Control Physical Channel (SCCPCH) Physical Random Access Channel (PRACH) Dedicated Physical Data Channel (DPDCH) Dedicated Physical Control Channel (DPCCH) Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) Physical Common Packet Channel (PCPCH) Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-98

50 Canaux logiques et physiques canaux logiques SCH CPICH BCH FACH PCH DCH DSCH canaux physiques CCPCH Primaire Secondaire DPDCH DPCCH PRACH DPDCH DPCCH canaux logiques RACH DCH Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-99 Canaux logiques et physiques Canal P-CCPCH : Primary Common Control Physical Channel utilisé pour porter le BCH contenant les informations système. débit fixé à 30 kbit/s, SF 256. Canal S-CCPCH : Secondary Common Control Physical Channel utilisé pour porter le FACH et le PCH. Débit variable pour différents S-CCPCH d une même cellule et d une cellule à l autre. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-100

51 Canaux logiques et physiques Il existe également des canaux physiques qui ne véhiculent que des informations propres aux procédures de la couche physique et qui sont transmis par chaque station de base : Canal SCH : Synchronisation Channel utilisé dans la procédure de sélection de cellule. Il y a un SCH primaire (P-SCH) et un SCH secondaire (S-SCH). Canal CPICH : Common Pilot Channel utilisé pour permettre au mobile de recevoir une bonne communication avec le réseau. Contient le scrambling code de la cellule c est la référence de phase ; débit fixé à 30 kbit/s, SF 256. Canal AICH : Acquisition Indication Channel utilisé pour informer que le réseau a bien reçu sa demande d accès. Canal PICH : Page Indication Channel utilisé pour informer le mobile qu une information de paging est disponible pour lui sur le S- CCPCH ; débit fixe 30 kbit/s ; SF 256 Universal Mobile Telecommunication System 01/10/ Canaux logiques et physiques Canaux physiques sens montant : PRACH : Physical Random Access Channel PCPCH : Physical Common Packet Channel Canaux communs DPDCH : Dedicated Physical Data Channel DPCCH : Dedicated Physical Control Channel Canaux dédiés DPDCH : débit variable, utilisé pour transporter les informations de couches hautes et les données utilisateurs. DPCCH : débit constant, utilisé pour transporter la signalisation nécessaire au contrôle de la couche physique. Ces deux canaux dédiés sont essentiels au support de débits variables au niveau de la couche physique. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-102

52 Canaux logiques et physiques Canaux dédiés Uplink (DCH) : DPDCH Data N data bits DPCCH Pilot N pilot bits TFCI N TFCI bits FBI N FBI bits TPC N TPC bits T slot = 2560 chips, 10*2 k bits (k=0..6) = 666 μs (577 en GSM) Slot #1 Slot #2 Slot #i Slot #15 T f = 10 ms Frame #1 Frame #2 Frame #i Frame #72 T super = 720 ms Universal Mobile Telecommunication System 01/10/ Canaux logiques et physiques Canaux dédiés Uplink (DCH) : Pour un service à débit variable, le débit du canal DPDCH est indiqué sur le canal DPCCH à travers l indicateur TFCI (Transport Format Combination Indicator), qui n indique que le format de transport de la trame courante (pertes rares et donc limitées à la trame en cours). Les bits PILOT sont utilisés pour l estimation du canal au niveau du récepteur. Les bits TPC (Transmission Power Control) sont utilisés pour pour véhiculer les commandes de contrôle de puissance. Les bits FBI (Feedback Information) sont utilisés quand la diversité de transmission est mise en place sur le sens descendant. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-104

53 Canaux logiques et physiques Modulation et étalement Uplink : Channelization codes (OVSF) c D cos(ωt) DPDCH I c scramb Real p(t) c C I+jQ sin(ωt) DPCCH Q j Imag p(t) Etalement Modulation (BPSK) C c, C d : codes de canalisation OVSF C c : SF = 256 ; 1 seul DPCCH C d : SF = ; jusqu à 6 DPDCH C scrambl : code de brouillage spécifique au mobile Universal Mobile Telecommunication System 01/10/ Canaux logiques et physiques Modulation et étalement Uplink : Channelization codes (OVSF) DPDCH gains C ch,d1 G 1 DPDCH 1 (BPSK) DPDCH 3 (BPSK) DPDCH N-1 (BPSK) C ch,d3 C ch,dn-1... G 3 G N-1 Σ I+jQ C scramb 1 code de scrambling par mobile choisi parmi code OVSF par canal de trafic (DPDCH). Allocation des codes contrôlée par le RNC. Longueur du code OVSF dépend du débit DPDCH. DPDCH 2 (BPSK) C ch,d2 G 2 Tous les codes OVSF d un même mobile sont orthogonaux entre eux. DPDCH 4 (BPSK) C ch,d4 G 4 Le nombre de codes OVSF n est pas limitant.... Σ *j C ch,dn G N DPDCH N (BPSK) DPCCH (BPSK) C ch,c Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-106

54 Canaux logiques et physiques Canaux physiques sens descendant : SCH : Synchronisation Channel CPICH : Common Pilot Channel P-CCPCH : Primary Common Control Physical Channel S-CCPCH : Secondary Common Control Physical Channel PDSCH : Physical Downlink Shared Channel PICH : Page Indicator Channel AICH : Acquisition indication Channel Canaux communs DPCH : Downlink Dedicated Physical Channel Canaux dédiés Universal Mobile Telecommunication System 01/10/ Canaux logiques et physiques Canaux dédiés Downlink (DCH) : il peut être vu comme un DPDCH descendant multiplexé temporellement avec un DPCCH descendant. DPCCH DPDCH DPCCH DPCCH TFCI N TFCI bits Data1 N data1 bits TPC N TPC bits T slot = 2560 chips, 10*2 k bits (k=0..7) DPDCH Data2 N data2 bits Pilot N pilot bits Slot #1 Slot #2 Slot #i Slot #15 T f = 10 ms Frame #1 Frame #2 Frame #i Frame #72 T super = 720 ms Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-108

55 Canaux logiques et physiques Modulation et étalement Downlink : SF = (contre 256 en UL) Plusieurs DPCH peuvent être transmis en parallèle, mais tous auront le même SF cos(ωt) I p(t) DPDCH/DPCCH S P c ch c scramb sin(ωt) Q p(t) c ch: channelization code Etalement c scramb: scrambling code p(t): pulse-shaping filter (root raised cosine, roll-off 0.22) Modulation (QPSK) C ch code de canalisation OVSF Les codes utilisés pour le canal pilote et le canal de diffusion BCH sont les mêmes pour toutes les cellules. Les codes utilisés pour le paging sont indiqués dans le BCH. C scrambl : code de brouillage de la cellule Universal Mobile Telecommunication System 01/10/ Canaux logiques et physiques Modulation et étalement Downlink : DPDCH 1 /DPCCH DPDCH DPDCH N S/P S/P S/P C ch,1 C ch,2 C ch,n Σ Σ I Q *j I+jQ C scramb 1 code de scrambling par BTS choisi parmi 512 (à planifier). Décodé par le mobile lors de la procédure de sélection de la cellule. Plusieurs codes de brouillage peuvent être utilisés par cellule : Codage Primaire : CPICH (pilote), P-CCPCH ; les autres canaux descendants utilise des code de brouillage primaire ou secondaire. 1 code OVSF par canal de trafic (DPDCH). Longueur du code OVSF dépend du débit DPDCH. Tous les codes OVSF d une même cellule sont orthogonaux entre eux. Le nombre de codes OVSF peut devenir limitant. Universal Mobile Telecommunication System 01/10/05-110