P L A N I F I C A T I O N D ’ U N R E S E A U C E L L U L A I R E U M T S

Auteurs :

BOUEZZEDDINE Montaha SECK Ousmane

INTRODUCTION

Pour les opérateurs, la question qui se pose aujourd’hui est de déployer un réseau mobile

adapté à la fois au transport de trafic Internet et à celui du trafic vocal et qui peut être le siège de

nouvelles applications multimédias. Dans ce cadre les réseaux mobiles de troisième génération

constituent une réponse à cette question. La planification des réseaux mobiles de deuxième

génération type TDMA s’effectue en deux étapes disjointes. La première consiste à déterminer

l’emplacement des stations de base afin d’assurer une couverture totale. La seconde étape a pour but

d’attribuer des bandes de fréquences aux stations de base afin de répondre à un besoin en trafic. Dans

le cadre de l’UMTS, cette approche n’est plus valide car toute la bande disponible est partagée par

tous les mobiles. Il n’y a donc pas d’attribution de fréquences comme en GSM. En outre, le nombre

d’utilisateurs que peut servir une cellule n’est pas limité par un nombre de canaux disponible mais

plutôt par le niveau d’interférence tolérable.

Le niveau d’interférence dans le réseau dépend à la fois de la distribution du trafic et de

l’emplacement des stations de base (node-B). Ainsi, l’emplacement des stations de base doit être fait

en tenant compte à la fois des critères de couverture et de capacité. Nous présenterons le processus de

planification en détaillant ses différentes phases. Nous étudierons également la propagation dans un

environnement radio mobile et nous analyserons certains modèles de prédiction pour définir à la fin le

modèle approprié pour notre étude.

Dans ce document , nous détaillons les paramètres utilisés dans le tutoriel et nécessaires pour

développer un projet sur ICS Telecom.

Couverture globale de l'UMTS:

La couverture globale de la planète s’organise en une structure cellulaire hiérarchisée qui

assurera l’itinérance mondiale. Au sommet de la hiérarchie se trouvent les satellites qui assurent une

couverture sur l’ensemble de la planète. Le réseau radio terrestre s’occupe de la couverture terrestre

selon une répartition hiérarchisée pico, micro et macro-cell. La composante satellitaire sert pour le

roaming mondial et pour compléter la couverture assurée par l’UTRAN. Les picocellules sont conçus

pour la couverture des bâtiments c’est-à-dire en environnement indoor, les microcellules pour les

zones urbaines et suburbaines denses et les macrocellules assurent la couverture en environnement

rural.

En UMTS, un contrôle de puissance rapide est primordial. Sans lui, un seul terminal mobile émettant

à une puissance trop élevée pourrait empêcher tous les autres terminaux mobiles de la cellule de

communiquer, puisque plusieurs utilisateurs différents émettent dans la même bande de fréquence.

Chaque utilisateur peut être une source d’interférence pour les autres. Il est donc important de mettre

en œuvre un mécanisme qui permette aux terminaux mobiles d’ajuster leur puissance d’émission tout

en garantissant une bonne réception de la station de base. Ce problème de puissance se pose aussi

pour les puissances émises par la station de base pour limiter les interférences intercellulaires. Le

contrôle de puissance est donc nécessaire dans les deux sens up-link et down-link.

La gestion des tous ces paramètres que nous avons abordé sera illustrée le long de ce document

technique.

Clutters :

La rubrique marquée Erlang/Km2: une densité de trafic qui présente plusieurs magnitudes selon le

milieu. Souvent forte dans un environnement urbain et faible pour les environnements ruraux.

Il y a deux modes de calcul de propagation offerts par ICS Telecom :

Mode bilan radio destiné à prendre en compte toutes les étapes de modélisation contribuant au

calcul de champ er de puissance reçus.

Mode bilan de liaison : un moyen de calcul simplifié pour une utilisation spécifique.

Tools/Propagations Models

Avec Frec : Champ reçu au niveau de l’antenne.

Prad : Puissance rayonnée par l’émetteur Tx,

R : offset du champ du à l’impédance électromagnétique (120π)

Lprop : Pertes de propagation.

Lfsd : perte de distance en espace libre

Ld : perte de diffraction,

Lsp : perte due aux trajets multiples,

Lclut : perte au clutter,

Lgas: atténuation due aux gaz de l’atmosphère,

Lrain : perte due aux précipitations,

Lmodel : atténuation spécifique non classée due au modèle selectionné dans la boite de dialogue du

modèle de propagation

Modélisation des gains d’antenne :

Le gain d’une antenne (Tx ou Rx) peut être exprimé comme G=Gma-Doa-L . L’étape de modélisation de

G est toujours délicate. Il existe différentes références pour le gain dans l’axe principal Gma et

différentes façons de calculer les pertes de diagrammes Doa.

Plusieurs conventions sont utilisées pour exprimer les gains d’antenne dans l’axe principal. Dans ICS

Telecom, 4 conventions peuvent être utilisées, dont 2 sont disponibles dans la boite de dialogue du

modele de propagation :

Convention antenne isotropique Gxref=0 dB

Convention antenne doublet demi-onde Gxref=2.15 dB

Gxref : Gain du champ dans l’axe principal de l’antenne de référence idéale en fonction de l’antenne

isotrope idéale.

Modèles géométriques ou déterministes :

Ils donnent une estimation directement dérivée du profil de terrain. Dans ICS Telecom, la

décomposition des pertes de propagation que nous avons développée précédemment : Ld et Lsp sont

des termes d’atténuation géométrique. Ld est une correction dans la partie diffraction geometry. Pour

n’utiliser aucune correction de diffraction, sélectionner le boutton no diffraction loss. Le terme

d’atténuation par trajets multiples peut être sélectionné dans la partie subpath attenuation ( cliquer sur

no subpath loss pour le désactiver).

Fresnel

Wojnar

UIT –R P.256-2/526-4

Les modeles statistiques :

Ils sont basés sur des mesures, dépendant de la géométrie et crées à la base pour fournir des

estimations et nécessitent quelques paramètres géométriques synthétiques. Les paramètres de base

sont la hauteur effective d’antenne, la variabilité en temps et/ou en position, la nature du sol.

UIT –R P.370-7

UIT –R P.452-9

Contrôle de puissance sur le sens montant (Contrôle de la puissance du mobile)

Trois boucles de contrôle de puissance sont mises en oeuvre dans le système: la boucle ouverte, la

boucle fermée intérieure (inner loop) et la boucle fermée extérieure (outer loop)

La boucle ouverte

Elle est utilisée lors de l’accès initial du mobile au réseau. Le mobile mesure le niveau de puissance

sur le canal balise de la BTS sélectionnée (CPICH) et ajuste la puissance d’émission de sa demande

d’accès en fonction de la perte de propagation estimée dans le canal. Le mobile, en effet, lit dans les

informations système transmises par la station de base.

La boucle fermée intérieure

Elle est située entre le Noeud B et le mobile (inner loop). Lorsque le mobile est en phase de

transmission, sa puissance d’émission est contrôlée (en WCDMA) à tous les slots, soit à une

fréquence F de 1500 Hz par les stations de bases avec lesquelles il est en communication (soft-

handover). Cette boucle de contrôle de puissance est très rapide, elle doit notamment permettre de

compenser au maximum le fading du coté réception station de base. Les stations de bases disposent

d’une consigne E qui dépend notamment de la nature de la connexion en cours et envoie des

consignes au mobile tous les 1 / F seconde lui demandant d’augmenter ou de diminuer sa puissance en

fonction de l’écart entre le E mesuré sur le canal dédié reçu et le de la consigne. Il s’agit d’une mesure

énergétique. Les bits de consignes (appelés TPC en UMTS) sont transmis dans la partie de contrôle.

La boucle de puissance extérieure entre le contrôleur de station de base et la BTS (outer loop) :

C’est une boucle plus lente que la précédente. Le contrôleur de station de base fixe la valeur de la

consigne et la transmet aux stations de base pour les besoins de l’inner loop. Cette valeur de consigne

est calculée d’après une mesure de qualité des trames reçues des stations de base respectives sur une

certaine durée (FER : Frame Error Rate,...). Il s’agit d’une mesure de qualité "numérique". Si la

qualité résultante est en effet trop élevée, on peut diminuer la consigne, ce qui conduira le mobile à

transmettre moins fort. Si elle est trop faible, il faudra au contraire l’augmenter, le mobile

transmettant alors plus fort.

Modèles de propagation

Lors du déploiement d’un réseau radio mobile, les modèles de propagation sont nécessaires pour

déterminer les caractéristiques de propagation pour différents environnements et planifier la

couverture dans une zone donnée.

Modèles macro cellulaires

Les modèles utilisés en environnement macro sont des modèles beaucoup plus adaptés à la

propagation dans un espace quasiment libre c'est-à-dire des endroits où il n’y a pas vraiment

d’obstacles tels que les milieux ruraux et suburbains. Parmi les modèles macro cellulaires, on peut

citer les modèles de Hâta et du COST 231-Hata.

Les modèles de Hâta et du COST 231-Hata s'appliquent pour des tailles de cellules relativement

grandes (de rayon supérieur ou égal à 1 km) et surtout lorsque l'antenne de la station de base est

située au-dessus des niveaux des toits avoisinants.

Les conditions d'applications du modèle Hata sont les suivantes :

hauteur de l'antenne de la station de base H, (en mètres) comprise entre 30 et 200 m,

hauteur de l'antenne du mobile H m (en mètres) comprise entre 1 et 10 m,

distance entre le mobile et la station de base d (en kilomètres) entre 1 et 20 km,

Modèle de Hâta

• Condition de validité et Formulation :

Le modèle d’Okumura-Hata donne le niveau d’atténuation en fonction de la distance émetteur

récepteur pour une série de fréquences et de hauteurs d’antennes de base fixe. Ce modèle a été défini

par Hâta en fonction des mesures effectuées par Okumura dans les environnements de Tokyo, il

permet le calcul de l’affaiblissement de la puissance d’un signal traversant un canal radio.

En milieu urbain, l’affaiblissement en dB noté ici

Log( Log(d)

Le paramètre a(Hm) est un facteur de correction dépendant de la hauteur de l’antenne de la station

mobile et de l’environnement.

Dans le cas d’un utilisateur au sol, c’est-à-dire pour une hauteur de 1,5 m, le coefficient a (Hm) est

tout à fait négligeable.

Modèle COST231-Hata

Le modèle COST 231-Hâta s’applique aux fréquences comprises entre 1 500 et 2 000 MHz. En milieu

urbain, l'affaiblissement Lu exprimé en dB est donné par:

+ [44.9-6.55Log( )]Log(d)+

Le paramètre a (Hm ) prend les même valeurs ci-dessus et Cm prend les valeurs suivante :

• Cm = 0 dB pour les villes de taille moyenne et les banlieues,

• Cm = 3 dB pour les grands centres métropolitains.

Le modèle de Hâta est un modèle très optimiste. En effet, il ne tient pas compte des topologies de

terrains et des phénomènes de propagation tels que la réflexion et la diffraction causés par les

obstacles (constructions…etc.). Ce modèle reste toujours adapté uniquement à des études théoriques.

Classes de services :

Nous définissons quatre classes de services en UMTS : Conversational, Streaming,Interactive et

Background. Ces différentes classes sont différenciées par leurs sensibilités aux retards de

transmission, la plus sensible est la classe conversationnelle, la moins sensible est la classe

background. La classe conversationnelle correspond à une classe de service temps réel : voix en mode

circuit, voix en mode paquet (VoIP), services de vidéo-conférence bidirectionnels. Concernant cette

classe de service, le temps de transmission et les relations temporelles entre les blocs de données

doivent être bien maîtrisés.

La classe streaming consiste en l’écoute ou la visualisation de flux audio ou vidéo unidirectionnels

entre un serveur et un usager. Le retard dans ce cas est moins important mais le temps entre les blocs

de données est important. La classe interactive correspond à l’accès à des serveurs de données,

navigation web…Il s’agit d’un échange de données entre un serveur et un usager en fonction des

requêtes de ce dernier. Les données sont fiables (faibles taux d’erreur binaire). La classe background

regroupe les services suivants : E-mail, messages courts (SMS), transfert de fichier. Les exigences de

cette classe sont faible taux d’erreur binaire et un temps de transmission moins important que celui de

la classe interactive.

Impédance d’adaptation : 50 ou 75Ohms

Le principe :

Afin de maximiser la puissance transférée d’une source à une charge, on cherche à adapter les

impédances tout en compensant la partie réactive de l’impédance de la source

En plus la partie résistive doit etre égale à la partie résistive de la source

En langage mathématique, les deux impédances sont conjuguées. Dans ce cas, la puissance dissipée

dans la résistance de charge est :

Il faut remarquer que la même puissance est alors dissipée dans la résistance de la source.

FIGURE 1: CIRCUIT ELECTRIQUE

Le principe fondamental est le suivant : En connectant sur la charge de résistance R, une ligne de transmission

d’impédance caractéristique R, on retrouvera à l’autre extrémité de la ligne la même résistance R. Autrement dit,

la source et la charge de résistance R seront « adaptées » si la ligne qui les relie possède une impédance

caractéristique de même valeur. L'adaptation sera conservée quelle que soit la longueur de la ligne.

Par contre, si la charge présente une résistance différente de l’impédance caractéristique de la ligne, on aura des

phénomènes d’ondes stationnaires. On observera alors les phénomènes suivants :

Les tensions et courants ne sont plus constants le long de la ligne : on a des « ondes stationnaires », ce

qui induit plus de pertes dans la ligne.

Une partie de l’énergie n’est plus absorbée par la charge : on a une perte de la puissance transmise à la

charge.

Si la longueur de la ligne n’est pas très petite par rapport à la longueur d’onde, la source ne verra plus

une résistance fixe R, mais une impédance dépendant de la fréquence et de la longueur de la ligne. La

courbe de réponse en fréquence de la ligne sera alors perturbée, ce qui peut être grave en téléphonie ou

en transmission de données.

L’impédance caractéristique des câbles coaxiaux souvent utilisée vaut 50.

Le choix de cette valeur est justifié par le fait d’avoir le moins de pertes possibles et de pouvoir

transmettre une puissance maximale sur une ligne donnée.

Z: impédance caractéristique

: permittivité du vide: 8.85416 * 10-12

: permittivité relative: 1 pour le vide, légèrement plus pour l’air et les coaxiaux isolés à

l’air

µ0 : perméabilité du vide: 4*10-7 = 1.256*10-6

µr: perméabilité relative: 1 pour tous les matériaux non magnétiques (autres que fer, nickel,

cobalt,…)

de: diamètre externe du câble coaxial

di : diamètre interne

L’affaiblissement d’un coaxial est minimal pour un rapport des diamètres de / di = 3.59.

Dans ce cas, et en substituant dans la formule pour l’impédance, on trouve une impédance

caractéristique de 77 Ω.

Le rapport des diamètres qui permet de faire passer le plus de puissance dans un coaxial sans risque

de claquage est de / di = 1.65.Si l’on injecte à nouveau cette valeur dans notre équation précédente, on

obtient une impédance de ligne de 30 Ω.

C’est pourquoi l’industrie a choisi une valeur moyenne de 50 Ω qui est un compromis entre les pertes

minimales et la puissance transmissible maximale. On comprend maintenant aussi pourquoi les

installations TV travaillent à 75 Ω: C’est l’impédance qui fournit le moins de perte pour une ligne

donnée. Et comme la TV (du côté réception, téléréseau,…) n’a pas besoin de transmettre de grandes

puissances, le standard a été choisi pour optimiser l’affaiblissement. D’autre part, comme le paramètre

est forcément un peu plus grand que 1 pour les coaxiaux "bon marché", l’impédance descend de

77 Ω à plutôt 75 Ω.

EIRP/PIRE et Antenne :

L’antenne isotrope est un modèle théorique servant de référence pour les calculs d’antennes de

l’EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) ou PIRE en français ainsi que du bilan de liaisons. Dans un milieu homogène et isotrope, elle rayonne uniformément dans toutes les directions. L’antenne isotrope émet des

puissances égales dans toutes les directions. Elle n’est pas du tout directive.

Le diagramme de rayonnement d’une antenne isotrope est une sphère et son gain vaut 1. Souvent on exprime les

gains des antennes en décibels par rapport à une antenne isotrope, considérée comme antenne de référence (en

dBi). Nous prenons comme exemple le gain d’une antenne dipolaire (dipôle demi-onde) qui vaut 2.15dBi.

Densité de puissance rayonnée pour un gain Ge :

Pour pouvoir comparer les antennes entre elles on les compare d’abord à une antenne de référence : le dipôle 1/2

onde ou l’antenne isotrope. Son solide de rayonnement serait une sphère centrée sur l’antenne. Cette antenne

serait un point, une tête d’épingle. Elle est théorique et n’existe pas dans la pratique.

Type d'antenne Angle d'ouverture Gain(dB)

H V

biquad SHF 50 50 11

bi-square 60 4

bobtail curtain 5

cornet SHF 40 40 12

cubical quad 2 éléments 9

dipôle demi-onde 2.1

delta-loop onde entière 3

dipôle raccourci (exemple) 1.7

discone 2

hélice 10 spires 36 36 14

log périodique 6 éléments actifs 10

réseau 65 30 13

parabole 4 m sur 435MHz 12 12 20

verticale l/4 360 80 5

turnstile 360 80 -0.8

yagi 3 éléments horizontale près du sol

60 15 8

yagi 7 éléments verticale dans l'espace

55 40 12

Types de polarisation d’antennes :

Polarisation verticale ou horizontale, circulaire

FIGURE 2:POLARISATION CIRCULAIRE

EIRP :

Pout = puissance transmise en sortie (dBm)

Ct = pertes dans le câble (dB)

Gt = Gain de l’antenne (dBi) . L’EIRP est calculé suivant la formule suivante :

Lorsqu’on installe un système sans fil (Wireless) avec une antenne externe, le calcul EIRP ne doit pas excéder la

valeur indiquée par les normes.

Géométrie de diffraction :

Les methodes de diffraction offrent des moyens pour identifier un ν (diffraction due à un seul obstacle) ou

plusieurs ν (diffraction à plusieurs obstacles) selon un profil donné.

Voici les différentes méthodes de diffraction disponibles dans ICS Telecom

Méthode Deygout pour la diffraction à plusieurs obstacles :

L’effet de diffraction est utilisé dans l’ordre de quantifier l’atténuation due à une obstruction du chemin direct

entre Tx et Rx par 2obstacles. Un obstacle primaire obtenu par le ratio de dégagement maximum ν1 par rapport à

la ligne de visibilité entre Tx et Rx., et si cet obstacle primaire existe (ν1>0), un obstacle secondaire obtenu par le

ratio de dégagement maximum ν2 par rapport à la ligne de visibilité entre Tx et l’obstacle primaire et entre ce

dernier e et Rx.,

Selon la théorie du Fresnel, l’atténuation due à un obstacle tranchant situé dans le trajet du signal sera calculée

en utilisant les intégrales du Fresnel. Une approximation de la perte due à la diffraction s’exprime de la façon

suivante :

Où

Le rapport h/r, rapport du « dégagement » ou clearance en anglais, correspond à la hauteur algébrique de

l’obstacle en dessus de la ligne de visée, divisée par le rayon de l’ellipsoïde de Fresnel situé à une distance d de

Tx.

Plusieurs méthodes permettent de calculer la valeur de suivant qu’on a un obstacle ou plusieurs imposés par le

profil du trajet. Par exemple, Deygout a proposé en 1966 cette méthode de calcul qui prend en considération

deux obstacles : un premier obstacle obtenu à partir du rapport ʋ1 maximal et un second obstacle correspondant

à ʋ2. Dans ce cas, l’atténuation sur le trajet donnée par cette méthode vaut : +

A souligner le fait que les estimations faites par cette méthode sont plus précises que celles de Bullington que

nous développons ci-dessous :

Méthode de Bullington :

FIGURE 3: PROFILE D'UN TRAJET AVEC UN OBSTACLE

Si la ligne de visée est bloquée par un unique obstacle, d’une hauteur hm, on définit le paramètre de diffraction ʋ

comme suit :

où dT et dR sont les distances respectives de Tx et R x à

l’obstacle. La perte en espace libre s’exprime :

Méthode Round Mask :

La méthode de diffraction en lame de couteau a une tendance globale à fournir des optimisations optimistes du

champ, par non prise en compte des atténuations dues aux obstacles volumiques. La Méthode Round

Mask essaie de compenser ce manque en utilisant un modèle basé sur une approximation circulaire volumique

simple de la cime de l’obstacle. Il est défini dans les recommandations UIT R P.526-5.

Méthode Cylinder:

Cette méthode est une généralisation « round mask » pour les obstacles multiples.

Influence de l’occupation du sol :

Dans ICS Telecom, il est possible d’inclure le terme ‘couche clutter’ incluse dans le fichier MNT. Les propriétés

de ce clutter peuvent être définies dans la boite Tools/Clutter. La première influence est la modification de

l’altitude locale du MNT, selon les règles suivantes :

Code Clutter Modification

0-rural Aucune

1-suburban +6m

2-urban 8m +8m

3-urban 8m +15m

4-urban 30m +30m

5-forest +12m

6-hydro aucune

7-urban 50m +50m

8-wood +4m

9-road or roof aucune

Les options Rx over clutter et Rx over ground permettent de considérer l’altitude du récepteur soit depuis

l’altitude du clutter soit depuis le sol inoccupé.

Clutter options

Choix d’une atténuation : atténuation linéaire en dB/Km. Supposons elle vaut 2dB/Km donc l’atténuation

globale à une distance 20Km vaut 40dB ou atténuation uniforme invariante quelque soit la distance parcourue.

Choix de la taille d’une cellule :

Une pico-cellule permet des débits de l’ordre de 2 Mbits/s lors d’un déplacement de l’ordre de 10 km/h

(marche à pied, déplacement en intérieur, etc.).

Une micro-cellule permet des débits de l’ordre de 384 kbits/s lors d’un déplacement de l’ordre de 120

km/h (véhicule, transports en commun, etc.

Une macro-cellule permet des débits de l’ordre de 144 kbits/s lors d’un déplacement de l’ordre de 500

km/h (Train à Grande Vitesse, etc.).

L'interface radio de l'UMTS se base sur le W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access).

Cependant, le W-CDMA se base sur une technique plus ancienne qui est le CDMA (Code Division

Multiple Access). Afin de comprendre les concepts du W-CDMA, il est important de comprendre la

technique du CDMA.

CDMA

Le CDMA (Code Division Multiple Access) est utilisé dans de nombreux systèmes de

communication. Il permet d’avoir plusieurs utilisateurs sur une même onde porteuse. Les

transmissions sont numérisées, dites à étalement de spectre. L’étalement du spectre rend le signal

moins sensible aux fluctuations sélectives en fréquence. Le signal est ainsi transmis sur une bande de

fréquences beaucoup plus large que la bande de fréquences nécessaire.

Les avantages :

Efficacité spectrale

Sécurité de la transmission : le signal codé est détectable comme étant du bruit.

Handover

Gestion du plan de fréquences

Concentration de traffic

Les paramètres lies à ces avantages doivent être bien choisis durant la planification

Principe de l’étalement de spectre :

Le W-CDMA réalise un étalement de spectre selon la méthode de répartition par séquence directe (Direct

Sequence).

Pour cela, chaque bit de l’utilisateur à transmettre est multiplié (OU exclusif) par un code pseudo aléatoire PN

(Pseudo random Noise code) propre à cet utilisateur. La séquence du code (constituée de N éléments appelés

"chips") est unique pour cet utilisateur, et constitue la clé de codage. Cette dernière est conservée si le symbole

de donnée est égal à 1, sinon elle est inversée. La longueur L du code est appelée facteur d’étalement SF

(Spreading Factor).

Si chacun des symboles a une durée Tb, on a 1 chip toutes les Tb/N secondes. Le nouveau signal modulé a un

débit N fois plus grand que le signal initialement envoyé par l'usager et utilisera donc une bande de fréquences

N fois plus étendue.

FIGURE 4:PRINCIPE DE L'ETALEMENT DU SPECTRE

Types de modulations à utiliser :

UMTS utilise une inteface WCDMA qui se résume de la façon suivante : En transmission montante (up-link),

une modulation BPSK et transmission descendante (down-link), on procède à une modulation QPSK.

Multiplexage

Le W-CDMA propose deux types de multiplexage : le FDD (Frequency Division Duplex) et le TDD

(Time Division Duplex).

Le multiplexage de type FDD utilise une bande passante de 5 Mhz pour le débit descendant, et une

bande passante de 5 Mhz pour le débit montant. Le débit maximal supporté par un seul code est de

384 kbit/s. Afin de pouvoir supporter un débit de 2 Mbit/s, plusieurs codes sont nécessaires.

Le multiplexage de type TDD n'utilise qu'une seule bande passante de 5 Mhz divisée en portions de

temps (time slot) utilisables aussi bien pour le débit montant que pour le débit descendant. Elle

comprend donc une composante TDMA (Time Division Multiple Access) en plus de la séparation par

code. Cela permet d’obtenir une large gamme de débits de services en allouant plusieurs codes ou

plusieurs intervalles de temps à un utilisateur.

Cell range Calculator:

Cell range et le seuil de réception

A développer ?

Fréquence, EIRP, KTBF, Mchip/s, debit, Eb/N0, gain de réception, pertes, marge d’interférence,

marge d’évanouissement, gain en handover.

Pour estimer Rx, atténuation globale + pertes dans les câble

Paramètres divers pour les liaisons montantes et descendantes en UMTS

Uplink

Paramètre Valeur Numérique W 3.84Mchips/s

νj 0.67 pour le service vocal (12.2kbits/s) et 1 pour le service

des données (64 et 144kbits/s)

Rj(kbits /s) 12.2 pour la voix , 64 et 144 pour les données

Nth -169dBm/Hz

Pemax 125mW

(Eb/Nt) en dB 4.9 pour la voix, 3.2 pour les données à 64kbits/s et 1.5

pour les données à 144kbits/s

F 0.48

Sectorisation Omnidirectionnelle

Downlink

Paramètre Valeur Numérique PBS 20Watt

νs 0.67 pour le service vocal (12.2kbits/s) et 1 pour le service

des données (64 et 144kbits/s)

w 0.64

γs 7.2 pour la voix (12.2 kbits/s), 6.4 pour les données à

64kbits/s Pcont 0.2 PT

W 3.84 Mchips/s

f 0.5

sectorisation Omnidirectionnelle

PBS : Puissance émise par la station de base

γs : :valeur cible de Eb/N0 que doit avoir le signal reçu au mobile ms pour que le décodage du signal

soit possible,

w :facteur d’orthogonalité dans la cellule, -

f: Facteur d’interférence intercell en downlink

W : Débit chip

νj : Facteur d´activité de l’utilisateur j

Rj : Débit utilise par l’utilisateur j

Prj : Puissance reçue par le node B de l’utilisateur j

Pej : Puissance reçue par le node B de l’utilisateur j

Nth : Densité spectrale du bruit thermique introduit par le canal (autre que les puissances émises par les

autres utilisateurs), - n:nombre d´utilisateurs dans la cellule

Eb/N0 : Rapport de l'énergie par bit du signal reçu au mobile sur la densité spectrale de puissance du

bruit reçu à ce mobile (bruit thermique + interférences)

Pemax : Puissance maximale que peut émettre une station mobile.

Pcont : Puissance des signaux de contrôle et synchronisation considérée comme étant une fraction de la

puissance PBS.

PT : Puissance totale envoyée par la station de base, signaux de contrôle y compris,

Le facteur d’interférence f : Le facteur f est le rapport entre l’interférence provenant des autres cellules et

l’interférence générée dans la même cellule. Ce facteur dépend alors des caractéristiques de la cellule tels que le

nombre de secteurs, les caractéristiques de la propagation des ondes, le fading et le diagramme de rayonnement

des antennes. Le tableau suivant montre bien les valeurs recommandées pour f:

Configuration

du site Urbain

Urbain

3km/h

Urbain

50km/h

Rural

3km/h

Rural

50km/h

Rural

120km/h

Omni 0.5 0.49 0.59 0.55 0.46

Tri sectoriel 0.79 0.77 0.94 0.87 0.73

Six secteurs 0.99 0.96 1.18 1.09 0.91

Bien que les codes utilisés dans une cellule soient orthogonaux, les canaux en downlink ne peuvent pas être

parfaitement séparés à cause de la propagation multi-trajets. Cela veut dire qu’une fraction w de la puissance

émise par la station de base sera considérée comme interférence.

Des valeurs recommandées de w sont illustrées dans le tableau ci-dessous.

Facteur d’orthogonalité w

Milieu urbain 0.67

Milieu rural 0.15

Conversion dBu en dBm

En fixant la valeur de l’impédance soit à 50 soit à 75, nous sommes capables de passer de dBu en dBm et vice

versa.