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  • M. BENYAHIA Tarek

    M.LAMARI Salim

    M. BENSAADA Lakhdar Charg de cours lITO

    M.KOUADRI Houari RF Planning engineer. Mobilis

    M.SIDI ALI MEBAREK Zerrouk Prsident Charg de cours lITO

    M.MEKALICHE Lahouari Examinateur Charg de cours lITO (Directeur de linstitut).

    M.MOKRAB Sad Examinateur Chef du dpartement optimisation. Direction rgionale Oran. Mobilis.

    dtat en tlcommunications

    Ministre de la poste et des technologies de linformation et de la

    communication

    Ministre de lenseignement suprieur et de la recherche

    scientifique

    Institut des tlcommunications dOran Abdelhafidh boussouf

    JUIN 2008

  • Sommaire

    Planification radio dun rseau 3G

    SommaireIntroductionGnrale.......................................................................................................................................1

    1Caractristiquesdunsystme3G...............................................................................................................2

    1.1Dbutdelanormalisation....................................................................................................................2

    1.2Services.................................................................................................................................................3

    ServicesPropossparunrseauUMTS:...............................................................................................3

    1.3Architecturedurseau.........................................................................................................................4

    1.3.1Lerseaucur(CN:corenetwork).............................................................................................4

    1.3.2LerseaudaccsUTRAN(UMTSterrestrialradioaccessnetwork)..........................................6

    1.4WCDMAdanslUMTS.............................................................................................................................8

    PourquoileWCDMA?..............................................................................................................................9

    Ltalementduspectre............................................................................................................................9

    1.5Protocolesetcanauxdelinterfaceradio...........................................................................................11

    1.5.1Descriptiondesdiffrentscanaux...............................................................................................12

    1.5.2Descriptionetfonctionsdescouchesprotocolaires..................................................................14

    2.1Introduction.............................................................................................................................................17

    2.2Canaldepropagationradio.....................................................................................................................17

    2.2.1Mcanismesdepropagation............................................................................................................17

    2.2.2Effetdestrajetsmultiplesetsesconsquences.............................................................................18

    2.2.3Modlesdepropagation...................................................................................................................18

    2.3Gestiondelamobilit..............................................................................................................................20

    2.3.1Lamacrodiversit.............................................................................................................................20

    2.3.2LarelocalisationdeSRNC................................................................................................................20

    2.3.3Lareslectiondecellule...................................................................................................................20

    2.3.4LeHandover.....................................................................................................................................20

    LescausesduHandover........................................................................................................................21

    LestapesduneprocduredeHandover............................................................................................21

    TypesdecellulesimpliquesdansleHandover..................................................................................21

    TypesduHandover................................................................................................................................22

    2.4Contrledepuissance.............................................................................................................................24

    2.4.1Contrledepuissanceenboucleouverte.......................................................................................24

    2.4.2Puissancedmissiondescanauxcommunsdelaliaisondescendante(DL)..............................25

    2.4.3Contrledepuissanceenbouclefermeinterne...........................................................................25

    2.4.4Contrledepuissanceenbouclefermeexterne..........................................................................26

  • Sommaire

    Planification radio dun rseau 3G

    Introduction:.................................................................................................................................................27

    3.1Dimensionnement...................................................................................................................................28

    3.1.1Dimensionnementparcouverture:................................................................................................28

    Bilandeliaison.......................................................................................................................................28

    Rayondecouverture..............................................................................................................................31

    Estimationdunombredesites.............................................................................................................32

    3.1.2Dimensionnementparcapacit.......................................................................................................32

    3.1.3NombredeRNCs...............................................................................................................................34

    3.2Planificationdtaille..............................................................................................................................35

    3.2.1Distributiondessitessurlacarte....................................................................................................35

    3.2.2Planificationdesfrquences............................................................................................................36

    3.2.3Planificationdescodes:...................................................................................................................36

    3.2.4Planificationdespuissances...........................................................................................................36

    3.2.5Utilisationdunoutillogicieldeplanification.................................................................................37

    Excutiondescalculs.............................................................................................................................37

    3.3Optimisationinitiale:..............................................................................................................................37

    3.3.1Amliorationdelaqualitradio......................................................................................................38

    3.3.2Extensionpardesmodificationsdeconfiguration........................................................................40

    3.3.3Extensionparlajoutdesites..........................................................................................................41

    3.3.4Amliorationpotentielle..................................................................................................................41

    4.1Prsentationgnraledulogiciel..............................................................................................................41

    4.2EtapessuiviesdansunprojetdeplanificationdunrseauUMTS...........................................................42

    4.3Prparationdesdonnes..........................................................................................................................42

    4.4Etudesdeprdiction..................................................................................................................................47

    4.5Analyseponctuelle....................................................................................................................................48

    4.6Allocationautomatiquedescodesdembrouillage..................................................................................50

    4.7Conclusion.................................................................................................................................................51

    Conclusiongnrale........................................................................................................................................51

    AnnexeA:StructuredelatrameenWCDMA..............................................................................................52

    StructuredelatrameetdelintervalledetempsTimeSlotdequelquescanauxUplink................52

    StructuredelatrameetdelintervalledetempsTimeSlotdequelquescanauxDownlink..........52

    AnnexeB..........................................................................................................................................................53

    ProcdureduSoftHandover,Ajoutdunlien.................................................................................................53

    Bibliographie...................................................................................................................................................54

    Acronymes.......................................................................................................................................................55

  • Introduction gnrale

    Planification radio dun rseau 3G 1

    IntroductionGnrale Le domaine de la tlphonie mobile a connu un formidable essor dans le monde entier. Lexplosion du trafic des rseaux internet et le besoin des services supplmentaires tels que la vidoconfrence tmoignent dun dveloppement rapide des services multimdia comparables ceux offerts par les infrastructures existantes des rseaux doprateurs fixes. Le passage des rseaux de deuxime gnration aux rseaux dits de troisime gnration savre invitable. Ce passage est accompagn dune rvolution dans la technique daccs : le choix du WCDMA pour garantir les besoins en dbit. Les donnes forment la majorit du trafic coul dans un rseau 3G, par consquent, des scnarios de trafic mixte doivent tre considrs ce qui augmente la complexit de la gestion des ressources radio. LAlgrie qui fait dimportants progrs dans le domaine des TIC se prpare introduire la technologie de tlphonie mobile de 3me gnration. On attend que lARPT accorde les licences dexploitation aux oprateurs. Loprateur tatique Mobilis sapprte donc par un projet pilote se lancer dans une course la concurrence attendue. Notre projet consiste raliser la premire phase par laquelle tout oprateur doit passer et qui est la planification cellulaire du rseau daccs. Visant garantir une couverture optimale pour les deux modes PS et CS, cette tape est dune importance majeure puisque toute tentative doptimisation se base sur une bonne planification. Ce mmoire reprsente un guide efficace pour la planification dun rseau 3G : commenant par une prsentation de la technologie UMTS, des mcanismes de gestion de la ressource radio intervenant dans la planification seront ensuite exposs. Enfin, une planification dtaille de la ville dOran pour loprateur Mobilis est ralise laide dun outil logiciel puissant Atoll. Cette tude nous permettra dlargir nos connaissances sur les rseaux 3G, de toucher de prs le travail dquipe et de profiter de la matrise de loutil de planification Atoll.

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 2

    1Caractristiquesdunsystme3G

    1.1Dbutdelanormalisation

    La seconde gnration de la tlphonie mobile tait une normalisation internationale mais par rgion (GSM en Europe, IS-95 aux tats unis et PHS au Japon). Les instances de normalisation se sont ensuite tournes vers un systme unique de 3me gnration : lInternational Mobile Telecommunications IMT2000 dont lide fondatrice tait dintgrer tous les systmes 2G en un seul rseau et de lui adjoindre des capacits multimdia (haut dbit pour les donnes).

    IMT2000 ne correspond pas une interface de communication unique mais un ensemble de systmes comprenant plusieurs interfaces plus ou moins compatibles entre elles (UMTS, CDMA2000 et UWC-136).

    Les organismes rgionaux de normalisation ont commenc leurs travaux sur lIMT2000 sparment, mais comme cest les mme constructeurs qui interviennent au sein de lETSI en Europe et de lARIB au Japon, une coopration a t cre entre ces deux organismes, le T1 amricain, la TTA Corenne et le CWTS Chinois donnant naissance au 3GPP (3rd Generation Partnership Group) pour travailler une solution unique qui sera propose lUIT.

    Variante 3G Accs radio Commutation Base en 2G 3G (US) WCDMA, EDGE, CDMA2000 IS-41 IS-95, GSM1900,TDMA

    3G (Europe) WCDMA, EDGE NSS du GSM avanc + Coeur paquet GSM900/1800

    3G (Japan) WCDMA NSS du GSM avanc + Coeur paquet PDC

    Tableau1.1:Lesvariantesdela3G

    La nomination 3G vient de la dcision du 3GPP, sous le nom officiel 3GPP System. Ce nom doit tre suivi par un numro de version ou Release dcrivant diffrentes spcifications. Avec cette logique la premire version europenne de lUMTS tait appele 3GPP System Release 99introduite en 1999 et satisfaisant toutes les exigences technologiques de lIMT 2000 : couche physique flexible pour lintroduction de nouveaux services, dbit jusqu 2Mbps, et la prise en charge du mode paquets. Aprs le R99, vient la R4 (mars 2001) caractrise essentiellement par la sparation des plans contrle et usager dans le MSC (mode circuit).

    La R5 fut cre en mars 2002 avec la HSDPA qui a fait augmenter le dbit au-del de 10Mbps (avec WCDMA de 5 Mhz). Mais malgr cela, la nomination IMT 2000 reste toujours utilise.

    Le choix du systme 3G comprend plusieurs facteurs :

    - facteurs techniques : fourniture des dbits demands et performance du rseau ; - facteurs politiques : les organismes de normalisation doivent parvenir un accord et prendre en

    compte les spcifications rgionales ; - facteurs commerciaux : les investissements des oprateurs dans les systmes existants imposent que

    les systmes 3G soient compatibles avec les systmes 2G.

    Les principales recommandations et caractristiques respecter taient :

    - Un dbit (en mobilit) de 144kbits/s au minimum pouvant atteindre 2Mbits/s dans certaines zones (de mobilit limite) ;

    - Haute efficacit spectrale et grande capacit par rapport aux systmes 2G; - Haute flexibilit pour permettre aisment lintroduction de nouveaux services ; - Apport damlioration sur tous les plans par rapports aux systmes 2G, cependant le systme doit

    assurer dans son dbut une interoprabilit avec les rseaux daccs radio de 2me gnration; - Services utilisant la technique commutation de circuits et commutation de paquets ;

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 3

    - Les services offerts aux usagers doivent tre indpendants de la technologie daccs radio et de linfrastructure du rseau.

    Allocation du spectre Pour implmenter ces rseaux de la 3G, il faut leur allouer un spectre, cela tait ralis en 1992, par le

    WARC (World Administrative Radio Conference) de lUIT, et ce suivant la figure 1.1.

    Figure1.1Allocationduspectredansla3G

    1.2Services

    Lutilisateur final est moins sensible aux amliorations techniques que peut reprsenter la mise en place du rseau quaux services que celui-ci peut lui procurer.

    De point de vue services, la diffrence remarquable est que le dbit est plus lev en UMTS, mais aussi la possibilit dtablir et de maintenir plusieurs connexions simultanment.

    Loffre de services ne sera plus limite aux oprateurs, mais des tiers (fournisseurs de services) peuvent aussi le faire, ainsi lventail de services sera thoriquement illimit.

    Lquipement usager (UE pour User Equipment) est le vecteur qui permet labonn daccder au service. Les UEs sont classs en fonction de leurs puissances dmission en 4classes pour des puissances allant de 21dBm 33dBm, en fonction de leurs capacits radio (technologie radio, dbit maximum que lUE peut offrir dans la voie montante et dans la voie descendante, support ou non du mode compress...) et en fonction de la manire avec laquelle ils basculent entre les modes GSM/UMTS sils ont la fonctionnalit Bimodes. Ces caractristiques sont signales au rseau lors de ltablissement dune connexion pour lui permettre de connatre les services supports par le terminal mobile.

    ServicesPropossparunrseauUMTS:

    Services standardiss (services de base) :

    - Service support (bearer) : services permettant dacheminer des signaux entre deux points pour le transport de linformation lie un service. Ses proprits (orient connexion ou non, point--point ou point--multipoint...) sont choisies suivant la capacit ncessaire et la qualit de linformation transmettre. Si la communication est commutation de circuits, le bearer doit tre ddi pendant toute sa dure. En UMTS il est possible de grer les services support de manire dynamique et cela reprsente une des principales diffrences avec le GSM ;

    - Tlservices : ports par les services support, ils proposent une offre complte pour la transmission de linformation.

    Ce sont des services hrits des systmes 2G et 2.5G comme la transmission de la voix, le service de messages courts SMS et multimdia MMS et le service de transmission de fax.

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 4

    -Services supplmentaires : ceux-ci aussi sont dj connus, par exemple le renvoi dappel, lidentification du numro, confrence et restriction dappel.

    Services non standardiss :

    Ce sont des services ou applications dvelopps partir des capacits de services.

    Pour rendre flexible linnovation et la diversification des services autres que les services de base, la normalisation touche plutt les capacit de services : les services support, une architecture gnrique pour le dveloppement, et trois outils normaliss dj connus pour la cration de services qui sont :

    -MExE (Mobile Station Application Execution Environment) : un environnement dexcution sur lUE permettant dexcuter certains services avec une certaine qualit en fonction de ses caractristiques (cran, mmoire...) ;

    -USAT/SAT (USIM/SIM Application Toolkit) permet linteraction entre lUSIM et lUE avec des applications rsidant dans lUSIM/SIM ;

    -CAMEL (Costomised Application for Mobile network Enhanced Logic) : mcanismes permettant de supporter des services indpendants du rseau, et repose sur le concept des rseaux intelligents.

    Classification des services en fonction de la QoS :

    Classe QoS Dlai Exemples dapplication Obligations/Contraintes Conversationnel 10s E-mail, SMS TEB Tableau1.2ClassedeserviceUMTS

    Commentaires :

    Dans les services streaming, le contenu est visualis avant sa rception complte. Un service interactif peut mettre en scne une personne et une machine ou deux machines. Des services voix et donnes peuvent tre utiliss simultanment.

    1.3Architecturedurseau

    Un rseau de tlphonie mobile de 3me gnration comprend deux parties principales : le rseau cur et le rseau daccs radio.

    1.3.1Lerseaucur(CN:corenetwork)

    Le rseau cur a pour rle la commutation des appels et le routage des paquets lintrieur du rseau et linterconnexion avec les autres rseaux en vue de grer les services souscrits par un abonn.

    Son architecture de base est trs semblable celle du GSM phase 2+ permettant de rduire le cot dinvestissement initial (Fig.1.2). Il est compos de :

    Domaine commutation de circuit (CS domain)

    Figure1.2Rseaucur

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 5

    Il comprend les mmes lments que le sous systme NSS du GSM. Il dessert les services temps rel (tlphonie et visiophonie) et de messages SMS et fax.

    MSC (mobile switching center) : il assure linterface un mobile pour laccs aux services commutation de circuit. Il gre linscription des abonns, lauthentification et la mise jour de localisation.

    GMSC (gateway MSC) : il est lun des MSC du rseau et assure linterface vers les rseaux extrieurs.

    VLR (Visitor location register) : cest une base de donnes contenant les informations sur la position de labonn et ses identificateurs temporaires.

    Domaine de commutation de paquet (PS domain)

    Il assure la connexion aux rseaux supportant le protocole IP et supporte des services de type interactif, streaming, background et mme conversationnel. Son architecture est similaire celle de GPRS :

    SGSN (Serving GPRS support node) : son rle est comparable au MSC/VLR dans le domaine CS. Il achemine les paquets de donnes, excute les procdures de routage, la gestion de la mobilit et lauthentification.

    GGSN (Gateway GPRS support node) : joue le rle dinterface entre le rseau GPRS (GGSN et les SGSN) et les rseaux commutation de paquets externes (Internet, X.25, ...).

    Elments communs aux domaines CS et PS

    HLR (Home location register) : cest une base de donnes contenant les lments dfinissant labonnement de lutilisateur et permettant lidentification et lauthentification de labonn.

    AuC (Authentication Center) : contient les paramtres de gestion de la scurit de laccs au systme.

    EIR (Equipment identity register) : contient une liste des quipements, dite liste noire, dont laccs doit tre refus (quipements vols ou non homologus).

    Interfaces et protocoles utiliss au sein du rseau cur

    Interface Extrmits Fonctions Protocole Iu CN-UTRAN Communication avec les UE via lUTRAN

    Iu-CS CN(CS)-UTRAN Pour les services commutation de circuit

    MM, CM, RANAP

    Iu-PS CN(PS)-UTRAN Pour les services commutation de paquet

    SM, GMM , RANAP

    RTC MSC-GMSC ou GMSC-autre rseau

    Communication avec les rseaux commutation de circuit externes

    SS7-ISUP, SS7-MAP

    C GMSC-HLR Informations sur les abonns lors dune communication entrante

    SS7-MAP

    D VLR-HLR Authentification et mise jour de localisation SS7-MAP

    F MSC-EIR Vrifier que lUE nest pas dans la liste noire. SS7-MAP

    Gf SGSN-EIR Vrifier que lUE nest pas dans la liste noire. Gr SGSN-HLR Authentification et mise jour de localisation Gd GGSN-HLR Informations sur les abonns lors dune

    communication entrante

    Gi GGSN-autre rseaux

    Communication avec les rseaux commutation de paquets externes

    IP

    Gn GGSN- Routage des paquets vers les rseaux externes GTP

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 6

    SGSN

    B MSC-VLR Recherche des identificateurs et localisation des abonns

    SS7-MAP

    Gs MSC-SGSN Interaction des domaines PS et CS BSSAP+ Tableau1.3InterfacesetprotocolesduCN

    Commentaires :

    -MM (mobility management) et CM (connection management) ainsi que SM (session management) et GMM (GPRS MM) sont des sous couches protocolaires du plan contrle entre CN et les UE.

    -RANAP (radio access network application part) rgie lchange entre le CN et lUTRAN (RNC), il est le support des sous couches MM, CM, GMM et SM.

    -GTP (GPRS tunnel protocol) permet des connexions logiques (tunnel) entre SGSN et GGSN.

    Remarque : larchitecture du CN prsente correspond larchitecture de base, le 3GPP inclut de nouvelles fonctionnalits dans les versions (release) ultrieures comme IMS (IP multimedia subsystem). Le rseau cur verra une migration progressive vers le tout-IP.

    1.3.2LerseaudaccsUTRAN(UMTSterrestrialradioaccessnetwork)

    Le rseau daccs UTRAN interface les quipements usager UE et le rseau cur CN. Il a comme fonctions :

    - passerelle pour le transfert des donnes utilisateurs de et vers le CN. Celle-ci est la fonction principale de lUTRAN, les autres tant complmentaires.

    - accs au rseau (gestion de ladmission, allocation des ressources radio, contrle de congestion, diffusion des informations systme) ;

    -scurit et confidentialit des informations de lutilisateur ;

    -synchronisation (maintien de la base temps de rfrence) entre le rseau daccs et lUE, et entre les diffrents lments quil contient ;

    -gestion de la mobilit (estimation de la position gographique) ;

    -gestion des ressources radio (allocation et maintien);

    Ces deux dernires fonctions seront dtailles dans le chapitre 2.

    Nouveauts par rapport au BSS

    - Quatre nouvelles interfaces ouvertes (normalises) ; - Utilisation du CDMA comme mthode daccs ; - Gestion des donnes des services PS et CS par la mme pile de protocoles de linterface radio ; - Utilisation dATM comme protocole de transport, permettant des dbits variables et des dlais de

    transmission respects. A partir de la release 5 cest IP qui remplacera ATM. ; - Support du soft-handover (dans la macrodiversit), ceci est limpact majeur du design de lUTRAN.

    Voir 2.3. - Gestion de la mobilit indpendamment du rseau cur ;

    Lorsque ceci est possible, une interoprabilit avec le rseau daccs GSM peut exister.

    Figure1.3Rseaud'accsUTRAN

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 7

    Le Node B

    Cest le nud daccs lUTRAN. Il assure la transmission/rception radio. La zone quil gre est appele cellule.

    Le node B, avec une pile de protocoles spcifiques linterface radio, opre principalement dans la couche physique : allocation des canaux physiques, adaptation des messages transmettre linterface radio, codage canal,

    talement du spectre, modulation/dmodulation (QPSK ou QAM pour les dbits levs), filtrage et amplification.

    Contrleur du rseau radio RNC (Radio Network Controller)

    Route les connexions entre les nodes B et le CN (un MSC et un SGSN). Il Contrle plusieurs nodes B et opre au niveau des couches 2 et 3 du modle OSI. On cite parmi ses fonctions :

    - contrle de puissance en boucle externe ;

    - contrle de ladmission des mobiles et du handover ;

    - allocation des codes CDMA ;

    - combinaison/distribution des signaux des nodes B impliqus dans une situation de macrodiversit.

    Un RNC peut avoir trois rles fonctionnels :

    -RNC de contrle (CRNC) : gre, dune faon statique indpendamment des communications, les ressources radio des nodes B quil contrle. Il est responsable du contrle de ladmission des UE, de la charge et de la congestion de ses propres cellules.

    -RNC serveur (SRNC) : gre individuellement les ressources utilises par chaque UE en connexion, il termine dun cot la liaison avec CN sur linterface Iu et de lautre la liaison RRC avec lUE. Chaque connexion dun UE est servie par un et seulement un SRNC en termes dallocation de supports (Radio Access Bearer RAB), dinterfaage avec le CN et des diffrents contrles (puissance, handover et mobilit).

    -RNC en drivation (DRNC pour drift RNC) : dsigne tout RNC impliqu dans une connexion dun UE (cd qui contrle une cellule utilise), autre que son SRNC. Il communique avec le SRNC via linterface Iur. Le DRNC ne fait quun routage transparent des donnes entre les interfaces Iub et Iur (voir tableau 1.4 et figure 1.5)

    Un RNC avec les nodes B quil contrle forment un sous-systme du rseau radio (RNS).

    Les diffrentes fonctions du node B et du RNC seront dtailles et clarifies dans le reste du prsent chapitre et dans le chapitre 2.

    Figure1. 4 Schmablocd'unnode B

    Figure1.5 ReprsentationdesrolesduRNC

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 8

    Interfaces et protocoles dans lUTRAN

    Intrfc Extrmits Fonction Protocole Uu UE-Node B Interface radio, permet laccs et la communication

    avec le rseau RRC

    Iu-CS RNC-MSC Services en mode circuit RANAP

    Iu-PS RNC-SGSN Services en mode paquet RANAP

    Iur RNC-RNC Macrodiversit et soft handover RNSAP

    Iub Node B-RNC Allocation de support lUE vers le RNC NBAP Tableau1.4Interfacesetprotocolesdel'UTRAN

    Commentaires

    -RANAP (Radio Access Network Application Part), RNSAP (RNS Application Part) et NBAP (Node B Application Part) sont les protocoles dapplication des interfaces correspondantes et permettent chacun sur son interface dallouer et de grer les services support radio (Radio Access Bearers ou RAB) ;

    -RRC (Radio Resources Control) est le protocole responsable de ltablissement dune liaison radio entre lUE et lUTRAN, appele liaison RRC.

    1.4WCDMAdanslUMTS

    Les systmes cellulaires reposent sur laccs multiple : TDMA, FDMA, CDMA ou sur une combinaison de deux de ces techniques, le facteur le plus important dans toutes ces techniques est le nombre dutilisateurs et le service support pour des conditions de propagation donnes. Le CDMA est la technique la plus proche pour raliser ces deux points. Dans lUMTS, vu la diversit des services on a prfr utiliser le WCDMA avec ses deux variantes UTRA/FDD et UTRA/TDD. Ces dernires ont les caractristiques illustres dans le tableau suivant :

    UTRA/FDD UTRA/TDD

    Techniques daccs multiple FDMA/CDMA TDMA/CDMA

    Mode de duplexage FDD TDD

    Sparation entre porteuses (MHz) 5 5

    Spectre de frquence (KHz) 1920-1980 Uplink

    2110-2170 Downlink

    1900-1920 Uplink et Downlink

    2010-2025 Uplink et Downlink

    Type de modulation BPSK en Uplink

    QPSK en Downlink

    QPSK

    Priodicit de contrle de puissance 1500Hz 100 750 Hz

    Dure dune trame 10ms 10ms

    Dure dun slot (ms) 10/15=0.667 10/15=0.667

    Dbit chip 3.84 Mcps 3.84 Mcps

    Synchronisation entre BS Optionnelle (synchrone oAsynchrone)

    Synchrone

    Tableau1.5Principalecaractristiquesdestechniquesd'accsradiodel'UTRAN

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 9

    Notons que la technique la plus utilise est la FDD.

    PourquoileWCDMA?

    Le WCDMA est un systme daccs multiple par rpartition de codes utilisant une modulation par squence directe (DS-WCDMA) large bande garantissant un dbit lev et un grand nombre de UEs (du fait quil utilise la mthode CDMA comme technique daccs), en plus de ces deux avantages, on cite :

    - Transmission efficace en mode paquet ;

    - Compatibilit avec les systmes 2G et possibilit dintgrer de nouvelles technologies ;

    - Gain de traitement plus lev ;

    - Possibilit de transmettre des services haut dbit ;

    - Meilleure performance pour dtecter les trajets multiples ;

    - Support des deux modes FDD et TDD ;

    La question qui peut venir lesprit est : pourquoi on gaspille la frquence, alors que cest une ressource rare ? La rponse vient de la clbre formule de Shannon :

    C = B log2 (1+S/N), en faisant un dveloppement limit, on a C= (S/N) *B/ ln2 do : (S/N)= C ln2/B

    De premire vue on remarque que : en augmentant la bande de frquence B, on a un (S/N) requis moins important la rception avec la mme capacit, donc comme consquence un dbit lev.

    Lautre point important est le nombre dutilisateurs, celui-ci est assur par la technique CDMA quon va expliquer dans le paragraphe suivant.

    Ltalementduspectre

    Ltalement de spectre est la technique qui permet de transmettre un signal sur une largeur de bande plus grande que celle qui est strictement ncessaire. Le facteur le plus important dans ltalement est le gain de traitement not Gp, et donn par la relation : Gp=Dchip/Dinfo (D pour dbit). Dans le systme CDMA le signal de donnes sera largi en spectre pour tre transmis, deux techniques diffrentes sont utilises pour largir ou moduler le signal :

    La squence directe DS-CDMA : qui est utilis en UMTS et consiste multiplier les symboles dinformation par une squence pseudo-alatoire de bits de dure plus petite, appels chips, de telle sorte quun symbole informationnel soit reprsent par M chips (M tant la longueur de la squence).

    Le saut de frquence FH-CDMA : dans ce cas la frquence est change M fois pendant la dure dun symbole.

    Le signal tal peut se trouver noy dans linterfrence au point quil donne illusion den faire partie, do limpossibilit de le dtecter sans connatre le code dtalement dans le cas du DS-CDMA.

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 10

    Figure1.6EtalementduspectredansleWCDMA

    Utilisation du DS-CDMA dans ltalement du spectre

    Le CDMA squence directe est la technique la plus rpandue dans les systmes de radiocommunication mobile, dans laquelle le signal est directement modul par une squence appele squence dtalement ou code de canalisation, les composants de cette squence sont les chips et ont un dbit fixe gale 3.84 Mcps (dans lUMTS). Lamplitude des chips prend les valeurs (+1) et (-1). Ainsi un service haut dbit ncessitera moins de chips pour coder un symbole dinformation quun service faible dbit.

    A la rception, le signal est transform en bande de base, puis multipli par le mme code utilis en mission ce qui a pour effet denlever la contribution du code et de ne garder que le message dinformation.

    La longueur du code utilis est appele facteur dtalement SF (Spreading Factor) et dpend du dbit symbole SF=Dchip/Dsymbole (puisque Dchip=constant=3.84 Mcps). Ces codes doivent tre orthogonaux en Downlink et pas ncessairement en Uplink. Lorthogonalit veut dire que leur fonction dintercorrlation satisfait la relation Rcicj (0)=0.

    La gnration des codes fait appel plusieurs techniques parmi lesquelles, on peut citer :

    Codes de Walsh-Hadamard :

    Ils vrifient la condition dorthogonalit, ils sont choisis daprs lensemble des fonctions proposes par Walsh, leur gnration par matrice de Hadamard est la plus courante ; elle est sous la forme :

    Avec N=puissance de 2, et H1= [1]

    Ces codes sont galement appels facteurs dtalement orthogonaux longueur variable OVSF.

    Figure1.7EtalementduspectreavecDSCDMA

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 11

    On peut aussi les obtenir en utilisant larbre de Walsh condition de ne pas utiliser les codes issus dune mme branche mre en mme temps

    Codes pseudo-alatoires :

    Appels galement les M-squences. Ce sont des codes qui ont des proprits assez intressantes, vu leurs ressemblances aux squences alatoires ce qui les rend difficiles dtecter. Ils sont gnrs par des registres dcalage avec contre raction, ils ne sont pas orthogonaux et leur utilisation en CDMA dcoule des bonnes proprits dautocorrelation.

    Codes de Gold

    Un code Gold est une combinaison de deux m-squences, il est caractris par ses bonnes proprits dintercorrelation et le grand nombre des de codes gnrs. Ces codes ne sont pas orthogonaux.

    Code dembrouillage

    Il est appliqu aprs ltalement son rle est de distinguer les UE dans le Uplink, et de diffrencier les cellules dans le Downlink, cela est trs efficace car il permet dutiliser les codes de canalisation une autre fois dans les autres cellules. Les couches suprieures assignent en Uplink 224 codes longs ayant une longueur de 38400 chips et 224 codes courts de longueur 256 chips. En Downlink, ces codes sont diviss en 64 groupes de 16 codes chacun de taille 256 chips, connus lors de la deuxime tape de synchronisation au niveau slot.

    Utilisation des codes :

    En Uplink : le code de canalisation en Up est utilis pour diffrencier les canaux physiques et cest un Walsh Hadamard, tandis que celui dembrouillage est un Gold.

    En Downlink : le code de canalisation utilis pour identifier les diffrents UE est un code Walsh Hadamard, et le code dembrouillage est un code pseudo-alatoire de Gold.

    1.5Protocolesetcanauxdelinterfaceradio

    Cest les protocoles de linterface daccs qui font les plus nettes diffrences entre UMTS et les systmes 2G. Ces protocoles sont rfrencs par le terme access stratum . Ces protocoles agissent au niveau de trois couches : la couche physique (L1), la couche liaison de donnes (L2) et la sous couche basse de la couche 3 RRC (Radio Resources Control).

    Figure1.8 ArbredescodesOVSF

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    Planification radio dun rseau 3G 12

    La couche 2 est compose des quatre sous couches suivantes :

    - MAC (Medium Access Control)

    - RLC (Radio Link Control)

    - PDCP (Packet Data Convergence Protocol)

    - BMC (Broadcast/Multicast Control)

    Sur la figure 1.9 est illustr le dcoupage vertical en plan usager pour le transfert des donnes utilisateurs et plan de contrle pour le transfert des messages de singnalisation.

    1.5.1Descriptiondesdiffrentscanaux

    Canaux logiques

    Un canal logique est dfini par le type dinformation transporte.

    Canaux logiques de contrle (plan de contrle)

    - BCCH (Broadcast Control Channel) : Sur la liason descendante, transporte les informations systme diffuses dans une cellule concernant les paramtres necessaires un mobile pour laccs au rseau, lidentit et le type du PLMN, les informations de contrle des mesures effectuer par lUE, etc. ;

    - CCCH (Common Control Channel) : Canal bidirectionnel transportant les informations de signalisation utilises par exemple pour ltablissement dune liaison RRC et pour la mise jour de la zone de localisation ;

    - PCCH (Paging Control Channel) : Uniquement sur la voie descendante, il transporte les informations de paging diffuses dans la cellule pour localiser un UE ;

    - DCCH (Dedicated Control Channel) : Canal bidirectionnel transportant les informations de signalisation ddies un UE en particulier aprs ltablissement dune liaison RRC. Cette signalisation peut tre gnre au niveau de la sous-couche RRC ou issue des couches suprieures ;

    Canaux logiques de trafic (plan usager)

    - DTCH (Dedicated Traffic Channel) : Canal bidirecionnel transportant lchange de donnes usager avec un mobile connect au rseau ;

    - CTCH (Common Traffic Channel) : Canal unidirectionnel pour lenvoi de donnes usager en mode diffusion (groupe de mobiles) ;

    Canaux de transport

    Les canaux de transport reprsentent un service offert par la couche physique la couche MAC. Ils supportent les canaux logiques et reprsentent la QoS sur la partie radio (radio bearers) i.e. le format et les caractristiques de transfert. La plus petite entit de transport est appele bloc de transport TB. La transmission est organise sur des intervalles de temps TTI (10, 20, 40 ou 80ms). Un ensemble de blocs de transport TBS (TB Set) peut tre group pandant chaque TTI selon le besoin.

    Figure1.9 Structureprotocolaire

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    Planification radio dun rseau 3G 13

    Un format de transport TF indique pour chaque TTI un ensemble dattributs dcrivant le transport : la valeur du TTI, la taille des blocs TB, le nombre de TB dans un TBS, le type de codage canal et la taille du CRC (Cyclic Redundancy Check).

    Une combinaison de formats TFC est ncessaire lorsque plusieurs canaux de transport sont actifs pour un utilisateur. Cette combinaison peut changer chaque TTI pour permettre une adaptation de la transmission aux contraintes de QoS, de priorits et de puissance dmission.

    Canaux de transport ddis

    - DCH (Dedicated Channel) : canal point point existant dans les deux sens et transportant indifremment les donnes de contrle et de trafic en supportant le DCCH et le DTCH qui sont multiplexs sur un mme DCH si leur QoS le permet, sinon il sont transports par deux DCH distincts ;

    Canaux de transport communs

    Ce sont des canaux unidirectionnels (voie descendante)

    - BCH (Broadcast Channel) : transporte le canal logique BCCH ;

    - PCH (Paging Channel) : transporte le canal logique PCCH ;

    - RACH (Random Access Channel) : utilis par lUE pour la demande daccs alatoire au rseau et peut aussi tre utlis pour le transport de paquets de trafic ou de signalisation sans contrainte dacheminement en temps rel ;

    - FACH (Forward Access Channel) : transporte des messages de signalisation et des paquets usager de petite taille sur la voie descendante et doit comporter un indicateur de lUE concern.

    Canaux de transport partags

    - DSCH (Downlink Shared Channel) : utilis en association avec un ou plusieurs canaux ddis. Il est partag dynamiquement par plusieurs utilisateurs ;

    Canaux physiques

    Un canal physique est dfini par une frquence porteuse, un code de canalisation, un code dembrouillage, et une phase relative pour la voie montante.

    Canaux physiques de la voie montante

    - PRACH (Physical Random Access Channel) : supporte le canal de transport RACH ;

    - DPDCH (Dedicated Physical Data Channel) : supporte les donnes usager des canaux de transport de type DCH. Si le dbit dun utilisateur est important, il peut tre rparti sur plusieurs canaux DPDCH utiliss simultanment sur une seule liaison physique ;

    - DPCCH (Dedicated Physical Control Channel) : un seule canal DPCCH associ un ou plusieurs canaux DPDCH transporte les informations de contrle gnres aux niveau de la couche physique ;

    Canaux physiques de la voie descendante

    Les quatre premiers canaux supportent les canaux de transport dcrits prcdemment, les autres ne transportent que des informations de signalisation internes la couche physique.

    - DPCH (Dedicated Physical Channel) : supporte les canaux de transport de type DCH. Les informations de contrle et les donnes usager sont multiplexes en temps au lieu dtre transportes sur deux canaux diffrents comme cest le cas sur la voie montante ;

    - P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel) : supporte le canal de transport BCH;

    - S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel) : supporte le canal de transport PCH et/ou un ou plusieurs canaux FACH;

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    Planification radio dun rseau 3G 14

    - PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) : il supporte les canaux DSCH. Il est toujours associ un canal DPCH qui transporte dans son DPCCH les informations de contrle du PDSCH ;

    - SCH (Synchronisation Channel) : il transmet en parallle deux codes de synchronisation primaire et secondaire (PSC et SSC) pour permettre aux terminaux de se synchroniser en temps et de connatre le groupe des codes dembrouillage afin de pouvoir dcoder les informations des autres canaux physiques ;

    - CPICH (Common Pilot Channel) : transporte un train binaire prdfini et joue le rle de balise de rfrence pour lestimation des conditions de propagation et pour le prlevement des mesures ncessaires ;

    - PICH (Paging Indicator Channel) : associ un canal S-CCPCH, il transporte les bits PI (paging indicator) relatifs au PCH port par le S-CCPCH associ ;

    - AICH (Acquisition Indicator Channel) : associ au PRACH, il transporte les indicateurs dacquisition AI pour aquitter positivement ou ngativement la rcption dun prambule daccs sur le canal PRACH.

    La structure de quelques canaux physiques peut tre consulte sur lAnnexe A.

    La correspondance entre les canaux logiques et les canaux de transport qui les supportent, ainsi quentre ces derniers et les canaux physiques qui les vhiculent est illustre par la figure 1.10.

    Figure1.10Correspondancedesdiffrentstypesdecanaux

    1.5.2Descriptionetfonctionsdescouchesprotocolaires

    Figure1.11Couchesprotocolairesdel'interfaceair

    Couche physique

    La couche physique fournit le service de transport la couche MAC.

    Parmi ses fonctions on trouve :

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 15

    - codage/dcodage canal sur les canaux de transport pour la protection contre les rreurs ; - le multiplexage de plusieurs canaux de transport en un bloc composite CCTrCH (Code Composite

    Transport Channel), et le rpartir sur un ou plusieurs canaux physiques ; - adaptation du dbit (rajouter ou retirer des bits de protection) ; - modulation, talement du spectre et synchronisation en frquence et en temps ; - contrle de puissance en boucle ferme, et lexecution de certaines mesures.

    Fonctions de la couche MAC

    - association des canaux logiques avec les canaux de transport (voir fig 1.10) et eventuellement multiplexage de plusieurs canaux logiques sur un canal de transport ;

    - commutation sous ordre de RRC- du type de canal de transport utilis pour un canal logique pour adapter avec flexibilit les ressources utilises lactivit de la source ;

    - la slection de la TFC chaque TTI en fonction des proprits des canaux logiques et du dbit instantan sur chaque canal logique ;

    - la gestion des priorits lors de la transmission ; - identification des mobiles avec un UE-Id lors de lutilisation dun canal de transport commun.

    Couche RLC (Radio Link Control)

    Cette couche fournit le service de transfert des units de donnes des couches suprieures selon trois modes de transfert :

    mode transparent : transfert de donnes sans ajout dinformations de contrle ni de contrle derreurs. Utilis pour des services conversationnels ;

    mode non aquitt : transfert avec ajout dun en-tte et avec contrle derreur en rception mais sans garantie de livraison. Utilis pour les services paquets avec contrainte dacheminement en temps rel comme les services de type streaming ;

    mode aquitt : transfert de donnes avec garantie de livraison lentit rceptrice. Le tableau 1.6 rsume les diffrentes fonctions de la couche RLC suivant le mode utilis.

    Transparent Non acquitt Acquitt

    Segmentation / rassemblage X X X

    Concatnation X X X

    Bourrage (padding) X X X

    Correction derreur par retransmission X Livraison en squence des PDU X

    Contrle des N de squence et rejet des SDU incompltes X

    Dtection des PDU reus en double X Contrle de flux X X

    Chiffrement / dchiffrement X X Suspension et reprise du transfert des

    donnes sur demande de la couche RRC X X

    Tableau1.6FonctiondelacoucheRLCsuivantlemodeutilis

    Couche PDCP (Packet Data Convergence Protocol)

  • Chapitre1 Prsentation des systmes 3G

    Planification radio dun rseau 3G 16

    Elle fournit le service de transfert PDU des couches rseau du domaine PS. Ses principales fonctions sont :

    - compression/dcompression den-tte des trames de couche rseau ; - transfert sans perte des SDU (service data unit : PDU de la couche rseau) mme en cas de

    relocalisation du SRNC (passage dun SRNC un autre) en sappuyant sur une entit RLC en mode acquitt ;

    Couche BMC (Broadcast/Multicast Control)

    Assure le service de diffusion de messages utilisateur sur linterface radio pour le compte dun centre de diffusion externe lUTRAN et reli au RNC. La couche BMC sappuie sur une entit RLC en mode non acquitt, support par un canal CTCH.

    Couche RRC (Radio Resources Control)

    La couche RRC gre la signalisation entre lUTRAN et les mobiles, et la configuration des ressources pour les couches 1 et 2 de protocoles de linterface radio. Les fonctions principales de cette couche sont :

    - la gestion de la connexion RRC : pour la signalisation entre lUE et lUTRAN et vers le CN. Elle est tablie la demande de lUE lors, par exemple, dun appel entrant ou sortant ou dune transmission de signalisation. La libration de la connexion RRC est ordonne par le SRNC ;

    - la gestion des tats de service de RRC : qui sont fonction du niveau dactivit du mobile pour rendre flexible la gestion des ressources radio. Ces tats sont CELL_DCH et CELL_FACH pour un mobile en activit, CELL_PCH et URA_PCH pour une absence dactivit tout en tant connect et le mode veille (aucune connexion RRC) ;

    - la diffusion des informations systme : permettant lUE didentifier les cellules, de prendre connaissance de lenvironnement cellulaire et de recevoir les paramtres dfinissant lutilisation des ressources communes dune cellule ;

    - la gestion du paging : des messages RRC de paging sont envoys pour alerter le mobile de larrive dun appel entrant ou dune modification des informations systme ou pour lui ordonner de passer dun tat de service un autre ;

    - la slection et la reslection de cellule : effectue par la couche RRC ds la mise sous tension et lors dun passage en mode veille. La reslection a lieu lorsquune cellule plus adquate est dtecte ;

    - la gestion de la mobilit dans lUTRAN : en localisant le mobile la cellule prs ou lURA (UTRAN registration Area) prs et en lui permettant dexcuter la slection et la mise jour de la cellule. Des identificateurs temporaires de localisation sont utiliss ;

    - la gestion des bearers radio : tablissement dun bearer radio suivant la QoS requise par un service, mise en place dun bearer radio de signalisation, reconfiguration dynamique et libration des bearers ;

    - le contrle des mesures : mesures de puissance de rception sur plusieurs cellules, mesures de trafic sortant sur les canaux de transport du mobile, mesures de qualit (taux derreurs), etc. ;

    - la gestion du chiffrement et de lintgrit : pour garantir la confidentialit des changes et lauthentification de lorigine des messages de signalisation en utilisant des cls de chiffrement et dintgrit avec un ensemble de paramtres

    - le contrle de puissance en boucle externe (voir chapitre 2) ;

  • Chapitre 2 Mcanismes de linterface radio

    Planification radio dun rseau 3G 17

    2.1IntroductionLa planification dun rseau cellulaire demande une bonne connaissance de linterface air afin de mieux grer les ressources radio disponibles. Ceci inclut la connaissance des proprits naturelles du milieu de propagation, et des processus de gestion des ressources radio qui accompagnent la technologie WCDMA. Ceci facilite lestimation des marges qui en dpendent lors de ltablissement du bilan de liaison.

    Les processus de gestion des ressources radio les plus importants sont le contrle de puissance et le handover qui sont dj utiliss dans les rseaux 2G, mais qui ont connus une nette amlioration avec le WCDMA.

    La nouveaut qua connue le handover avec larrive du WCDMA est la possibilit lUE de communiquer simultanment avec plus dune cellule (technique appele macrodiversit) et de faire le transfert dune cellule lautre sans aucune interruption de transmission (soft-handover).

    Lutilisation dun contrle de puissance rapide sest impose cause de la grande sensibilit du systme aux interfrences et aux vanouissements rapides. On dcrit dans ce chapitre le contrle de puissance en boucle interne ferme (utilisant les informations de retour) entre le node B et lUE, en boucle ferme externe entre le node B et le RNC dun cot et au niveau de lUE de lautre pour estimer la qualit de rception et ajuster le rapport signal interfrence requis, et enfin en boucle ouverte (sans lutilisation des informations de retour) lors de laccs de lUE au rseau.

    2.2CanaldepropagationradioLe canal de propagation radio est le point critique des systmes de radiocommunication, parce quil engendre des dgradations sur le signal transmis. La connaissance de ses caractristiques est importante pour le choix des techniques utiliser et pour le dimensionnement dun systme cellulaire.

    2.2.1Mcanismesdepropagation

    Avant datteindre le rcepteur en traversant linterface air, londe lectromagntique mise par lmetteur subit plusieurs dgradations causes par les phnomnes et mcanismes de propagation dus la complexit de lenvironnement de propagation. Lamplitude, la frquence, et la phase du signal mis sont affectes par des distorsions induisant une dtrioration du signal, ce qui complique les fonctions du rcepteur. Ceci oblige la prise en compte de ces mcanismes lors de tout calcul ou prdiction sur la liaison radio.

    Ces mcanismes sont :

    - Lvanouissement : il comprend tout phnomne qui se traduit par une variation de la puissance du signal en fonction du temps ou de la distance. Il peut tre long terme (affaiblissement de parcours) inversement proportionnel (d : distance) ; ou court terme caractris par des variations rapides de la puissance dues en gnral aux trajets multiples ;

    - La rflexion : lorsque londe rencontre un obstacle dont la dimension est plus grande que la longueur donde, elle est dvie suivant les lois de loptique gomtrique. Le rflecteur peut tre le sol, les btiments, les vhicules etc. ;

    - La rfraction : la variation progressive de lindice de rfraction du milieu de propagation (ce qui est le cas de la troposphre) provoque une courbure de la trajectoire suivie par londe lectromagntique ;

    - Labsorption : les particules de gaz atmosphriques et les hydromtores absorbent une partie de lnergie de londe. Mais les frquences les plus concernes sont suprieures celles utilises en radiocommunication mobile ;

  • Chapitre 2 Mcanismes de linterface radio

    Planification radio dun rseau 3G 18

    - La diffraction et la diffusion : si londe rencontre un obstacle aux dimensions comparables ou infrieures sa longueur donde, elle est rflchie dans plusieurs directions (diffuse). Ce dernier mcanisme apporte une attnuation importante par rapport un calcul en espace libre.

    2.2.2Effetdestrajetsmultiplesetsesconsquences

    Cet effet est provoqu par la diffraction et par la rflexion multiple. En plus du trajet direct entre lmetteur et le rcepteur, plusieurs autres trajets peuvent apparaitre. Une communication peut, ainsi, tre possible mme si lmetteur et le rcepteur ne sont pas en visibilit directe, et une certaine continuit de la couverture radio est obtenue.

    Cependant, en plus de cet effet positif, ce phnomne apporte des effets ngatifs :

    - Dispersion des retards : les diffrents trajets ayant des longueurs diffrentes, ont des dlais de propagation lgrement diffrents. Le signal est, donc, tal et dform et une interfrence intersymbole apparait, surtout avec le dbit chip lev de lUMTS. Les diffrentes versions du signal qui parviennent au rcepteur se superposent dune manire constructive (addition des puissances) ou destructive (cas le plus courant). Elles arrivent suivant une distribution de Rayleigh, cest pourquoi lvanouissement qui en rsulte est dit de Rayleigh.

    - Effet Doppler : la vitesse de lUE par rapport au node B provoque une distorsion de la frquence porteuse du signal transmis. Le dcalage introduit est fonction de la frquence, de la vitesse et de la direction du dplacement.

    2.2.3Modlesdepropagation

    Dans un outil de planification du rseau radio, des calculs de propagation (bilans de liaison, zones de couverture) sont effectus. Ces outils utilisent des modles de propagation pour raliser des prdictions sur lintensit du champ lectrique dun metteur donn. Cependant les mthodes analytiques pures sont impossibles utiliser cause du caractre alatoire de lenvironnement de propagation (obstacles, objets dispersants).

    Les modles de propagation peuvent tre analytiques ou empiriques. Un modle analytique ne peut tre utilis que sur une surface restreinte o les trajets multiples sont limits et peuvent tre calculs avec un raisonnement de rayons optiques si des donnes dtailles sur les obstacles sont disponibles. Ceci est le cas des microcellules utilises dans les milieux urbains denses.

    Dans le cas des macro-cellules, lenvironnement de propagation plus complexe, et les distances importantes impliquent la prsence dun grand nombre de trajets multiples difficiles dterminer. Des modles empiriques ou semi-empiriques sont plus appropris. Ils sont bass sur des formules dduites de mesures ralises en faisant varier des paramtres tels que la distance, la frquence et la hauteur.

    Pour pouvoir appliquer un modle empirique (ou statistique) sur un environnement donn, une similarit avec lenvironnement o le modle a t tabli doit exister, sinon un terme correctif doit tre utilis. Le calcul des termes correctifs se base sur la comparaison des rsultats obtenus avec le modle utiliser et des mesures effectues dans lenvironnement rel.

    Il est ncessaire de disposer dune carte numrique du milieu planifier pour lutiliser dans loutil logiciel de planification.

    On prsente ici quelques modles de propagation des plus utiliss :

  • Chapitre 2 Mcanismes de linterface radio

    Planification radio dun rseau 3G 19

    Modle dOkumura-Hata Ce modle empirique est le plus couramment utilis pour la planification des rseaux macro-cellulaires. Son origine est la formulation mathmatique faite par M.Hata sur les mesures qua effectues Y.Okumura Tokyo pour des frquences allant jusqu' 1920MHz en calculant un facteur dattnuation additionner avec laffaiblissement en espace libre. Les formules de Hata ont t tendues avec le calcul de termes correctifs pour diffrentes hauteurs et pour les milieux suburbains et ruraux. Le groupe 231 de la coopration europenne des recherches scientifiques et techniques COST231 a encore tendu ces formules pour pouvoir les appliquer aux frquences des systmes 3G.

    Enfin, cette formule qui donne les pertes de propagation est prsente comme suit :

    Lu46,333,9logf13,82loghbahm44,96,55LoghbLogd

    O f est la frquence en GHz, d est la distance entre metteur et rcepteur en km, et a(hm) est un terme de correction sur la hauteur de lUE, ngligeable pour hm= 1,5m et donn par :

    Les termes correctifs permettant une gnralisation aux milieux suburbains et ruraux sont respectivement :

    Modle COST231-Walfish-Ikegami Ce modle qui est utilis pour la planification des zones micro-cellulaires, est bas sur la supposition que londe transmise se propage au dessus des toits des btiments avec une diffraction multiple, et les btiments sont supposs hauteurs gales et uniformment espacs. Il prend en compte les deux signaux les plus importants atteignant le mobile : lun direct aprs diffraction sur le btiment le plus proche et lautre aprs une seule rflexion sur le sol.

    Ce modle se divise en deux cas : visibilit directe (LOS) et non visibilit directe (NLOS). La hauteur des btiments est utilise pour dcider lequel des deux formules utiliser. Ainsi, laffaiblissement de propagation est donn par :

    O et sont respectivement la perte due la diffraction et la dispersion sur les toits des batiments et la perte de diffraction multi-screen. Ils dpendent des hauteurs du mobile et de la station de base, de lorientation des rues et de la hauteur et lespacement des btiments. Leurs expressions dtailles peuvent tre trouves dans [1].

    Dans les outils logiciels de planification, si des donnes morphographiques du milieu sont disponibles, elles peuvent tre utilises pour amliorer lexactitude des calculs mme dans le cas o les btiments ne sont pas hauteurs gales et ne sont pas uniformment espacs.

    Dans le cas o lantenne mettrice est en dessous du niveau des toits, lutilisation de ce modle ncessite plus dattention et les rsultats des calculs doivent tre vrifis par des mesures dans lenvironnement rel.

  • Chapitre 2 Mcanismes de linterface radio

    Planification radio dun rseau 3G 20

    Mthodes exactes- Lancer de rayon Pour des simulations proches de la ralit, il existe des modles dterministes qui reposent sur la rsolution des quations de Maxwell sur un maillage o la puissance reue est dtermine pour lensemble des points de la maille sur la surface de simulation.

    Une mthode dterministe rpandue est la mthode du lancer de rayon ou ray-tracing qui permet de calculer la puissance reue en un point en analysant la propagation en multi trajets de lmetteur jusquau rcepteur avec des mthodes de loptique gomtrique en utilisant une base de donnes gographiques trs dtailles (jusquaux caractristiques des btiments).

    Le principe est de lancer partir de lmetteur des rayons dans toutes les directions et rechercher ceux qui peuvent atteindre le rcepteur avec une puissance suprieure au seuil de rception et un nombre limit de rflexions.

    Cette mthode est plus adapte aux environnements urbains denses (o des micro-cellules sont installes) puisque une modlisation gographique prcise nest disponible en gnral- que pour ce type de milieux.

    2.3GestiondelamobilitLa gestion de mobilit est un concept trs important dans les rseaux cellulaires, elle est importante pour

    parvenir une bonne couverture. La localisation des UE sappuie sur la rpartition gographique de la zone couvrir en rgions dfinies par les identificateurs LAI (Location Area Identifier) pour le domaine CS, et RAI (Routing Area Identifier) pour le domaine PS. Les principales procdures impliques dans la gestion de mobilit sont :

    2.3.1Lamacrodiversit

    Un nouveau principe trs important dans le CDMA (par rapport aux autres techniques) qui permet lUE de communiquer simultanment sur la mme frquence porteuse, et pour le mme service, en downlink avec plusieurs Node-B.

    2.3.2LarelocalisationdeSRNC

    La mobilit de lUE peut lui rendre indpendant de point de vue canal physique du SRNC, il ne devient li au SRNC qu travers linterface Iur, donc pour allger le trafic sur cette interface le CN procde un basculement entre le DRNC (impliqu dans la macrodiversit via ses Nodes B) et le SRNC. Ce basculement est appel relocalisation du SRNC.

    2.3.3Lareslectiondecellule

    Une fois cal sur une cellule, lUE recherche des cellules voisines offrant une qualit meilleure que la cellule courante (slectionne) et suivant des critres dfinis il va la reslectioner. La reslection ne se fait pas pendant la communication mais plutt en mode veille (Idle) ou pendant que lUE est dans les tats cell-FACH et cell-PCH.

    2.3.4LeHandover

    Cest un mcanisme qui implique le changement du canal physique, permettant ainsi lUE de choisir la meilleure cellule. A la diffrence de la reslection de cellule, le Handover (HO) se fait en cours de communication quand lUE est en tat Cell-DCH. Quand le H.O est excut, la qualit de la communication

  • Chapitre 2 Mcanismes de linterface radio

    Planification radio dun rseau 3G 21

    ne doit pas tre affecte. Le Node-B est charg deffectuer les mesures pour valuer la qualit de la liaison en cours et donne les rsultats au RNC pour le dclenchement de la procdure du H.O.

    LescausesduHandover

    Le dclenchement du HO sappuie essentiellement sur des facteurs concernant la qualit de signal et la mobilit de lUE, les plus importants sont les suivants:

    La qualit du signal SIR ;

    Quand la puissance moyenne max est atteinte en Down et le contrle externe de puissance ne peut pas maintenir la valeur cible en terme de BER ou BLER ;

    La mobilit de lutilisateur ;

    Quand on recense une dtrioration en Uplink dans la boucle externe au niveau du RNC ;

    Lorsque la demande des RAB choue en raison dune surcharge dans la cellule active.

    Quand le SHO (soft HO) avec une cellule implique dans la Macrodiversit choue en raison de la surcharge.

    Changement de service.

    LestapesduneprocduredeHandover

    Pour tre dclench, la procdure H.O doit passer par trois phases (cf. Annexe B) :

    phase de mesure : la couche 1 de lUE (dans ltat cell-DCH) et des Nodes-B correspondants sert des couches suprieures pour la collection permanente des informations concernant la puissance et la qualit du signal de la cellule courante et des cellules voisines, prleves sur le CPICH. Selon le 3GPP il existe plusieurs mesures, dont : intra/interfrquences (les signaux sur la mme/diffrente frquence porteuse), volume du trafic, la qualit du signal et ses paramtres (BLER), Eb/N0.

    phase de dcision : consiste mesurer la QoS des diffrentes cellules de la connexion et la comparer au seuil de dcision suivant un algorithme mis en place par le RNC (ces algorithmes ne font pas lobjet de normalisation), le rsultat de cette comparaison implique lexcution ou non du HO.

    phase dexcution : cest le HO proprement dit. Suivant son type, de nouvelles cellules sont relches ou ajoutes.

    TypesdecellulesimpliquesdansleHandover

    Du point de vue UE, on distingue trois classes de cellules :

    1. cellules qui appartiennent lactive set (AS) : ce sont les cellules impliques dans le SHO et qui communiquent avec lUE dans la mme frquence porteuse. LAS peut contenir un total de six cellules. Des mesures intrafrquences sont effectues sur les cellules de lAS.

    2. cellules qui appartiennent au monitored set (MoS) : il sagit des cellules voisines qui nappartiennent pas lAS (ils nont pas un Ec/Io assez lev pour appartenir lAS), surveilles par lUE suivant une liste fournie par lUTRAN, selon des mesures intra/interfrquences et inter RAT (radio access technology).

    3. cellules du detected set (DS) : sont dtects par lUE, et ne sont ni dans lAS ni dans le MoS, les mesures sont de type intrafrquences.

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    TypesduHandover

    1. De point de vue cellules

    a- Soft HO : cest lajout ou la suppression des liens radio appartenant des Nodes-B diffrents dans une situation de macrodiversit. Il est plus intressant dans la transmission paquet car lancien lien nest relch quaprs lajout du nouveau, ce qui vite la perte des paquets.

    b- Softer HO : cest un cas particulier du SHO. Il est ralis quand lUE passe dune cellule une autre qui est sous contrle du mme Node-B que la premire.

    Figure2.1Principedelalgorithmedusoft/softerHO.Latailledelactivesetestgale2.

    c- Hard HO : cest un HO dans lequel lUE relche lancien lien radio avant sengager avec le nouveau, il est accompagn dune coupure de quelques microsecondes dans la communication, mais qui nest pas dtectable par lusager. Cest le cas en GSM ou entre deux RNCs qui nont pas dinterfaces Iur entre eux. Dans lUMTS, ce type de handover nest pas souhaitable dans la transmission des paquets puisque il entrane la perte des paquets pendant la coupure.

    2. De point de vue frquences a- Handover intrafrquence

    Cest lajout ou la suppression des cellules dans lAS en se basant sur des mesures diverses comme : CPICH_RSCP (puissance de code du signal reu), le Ec/No du CPICH, la perte de propagation de chaque cellule. Il permet daccrotre la performance de la liaison en termes de capacit et de qualit. Le soft HO est la mthode la plus utilise pour effectuer un HO

    Figure2.2ExemplesdeHardHandover

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    Planification radio dun rseau 3G 23

    intrafrquence, sachant que ce dernier peut tre un hard HO lorsquil ny a pas dinterface Iur entre les deux RNC impliqus dans la macrodiversit.

    Figure2.3SoftHandover Figure2.4SofterHandover

    En UMTS, les Nodes-B sont asynchrones, do la ncessit dajuster leurs temps de transmission ; car une diffrence importante de ces derniers va empcher lUE de combiner les copies des signaux des BS appartenant lAS avec un rcepteur, appel RAKE, capable de combiner les signaux des trajets multiples. Donc lUE doit en plus effectuer des mesures pour lajustement de ce temps, et envoyer les rsultats vers le RNC, qui va ordonner les Nodes-B de rgler le temps de transmission du DPCH Downlink si le temps jug trop lev (suprieure 256 chips). Notons que le rglage se fait par pas de 256 chips (67s).

    b- Handover interfrquences : Il est dclench entre deux cellules ou deux secteurs utilisant des frquences diffrentes, celui-ci

    est de type NEHO (Network evaluated HO) et caractris par une coupure momentane dans la communication. Ce type de HO peut tre rencontr dans les structures hirarchises de cellules car les cellules de niveau diffrent nutilisent pas les mmes frquences (cf. 3.3.3). Le dclenchement du HO interfrquences, comme le HO intrafrquence, est bas sur des algorithmes non standardiss. Un cas particulier et intressant du HO interfrquences est le suivant :

    Handover intersystmes :

    Il est en fait un Hard HO et reprsente la base de linteroprabilit entre le GSM et lUMTS, il permet doffrir des services GSM/GPRS et UMTS, il exige que lUE soit bimodes. Son objectif est dassurer une couverture maximale par ces deux rseaux pour une continuit des services de voix par exemple et doptimiser les ressources (quand on utilise par exemple lUMTS pour les donnes et le GSM pour la voix). Dans ce cas lUTRAN et le BSS doivent changer des informations pour permettre lUE de dcoder le BCCH. Cette procdure exige que les MSs supportent un mode appel mode compress (compressed mode) pour effectuer les mesures intersystmes

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    Figure2.5Hardhandoverintersystmes Figure2.6Hardhandoverinterfrquences

    2.4ContrledepuissanceLe contrle de puissance rapide et prcis est peut-tre laspect le plus important en WCDMA plus particulirement sur la liaison montante puisque un seul UE se trouvant proche du node B avec une puissance leve non contrle peut bloquer une cellule entire en noyant les signaux des autres utilisateurs plus loigns mettant, bien entendu, sur la mme frquence. Cet effet est appel effet proche-lointain. Sur la liaison descendante, la capacit du systme est directement lie la puissance du code requise pour chaque connexion. Ainsi, il est essentiel de garder la puissance dmission un niveau minimum tout en assurant une qualit satisfaisante du signal dans le rcepteur. Un ensemble de fonctions est mis en place en WCDMA dans ce but.

    Les diffrents types du contrle de puissance sont dtaills ci-aprs.

    Figure2.7Diffrentstypesdecontroledepuissance

    2.4.1Contrledepuissanceenboucleouverte

    Une estimation de la puissance dmission initiale est faite par lUE ainsi que par le node B avant laccs de lUE au rseau en se basant sur lexistence dune relation significative entre les affaiblissements de propagation dans les deux sens vu que les frquences sont dans la mme bande.

    Pour dcider de la puissance dmission du prambule du PRACH et du premier DPCCH, lUE fait les calculs suivants :

    Preamble_initial_power = CPICH_Tx_power CPICH_RSCP + UL_interference + UL_required_CI

    O le RSCP (received signal code power, puissance de code du signal reu) est mesure par lUE sur le CPICH ; CPICH_Tx_power, UL_interference et UL_required_CI sont des paramtres diffuss par la cellule.

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    DPCCH_Initial_power = DPCCH_Power_offset CPICH_RSCP

    O: DPCCH_Power_offset = CPICH_Tx_power + UL_interference + 10.log( ) calcul au niveau du RNC et communiqu lUE. SIR et SF sont respectivement le rapport signal interfrence requis et le facteur dtalement du canal.

    2.4.2Puissancedmissiondescanauxcommunsdelaliaisondescendante(DL)

    Ces canaux ne subissent pas un contrle de puissance (sauf S-CCPCH) : leurs puissances sont dfinies statiquement pendant la planification, et ne sont pas spcifies par le 3GPP mais des valeurs typiques sont donnes [2] :

    La puissance du PCPICH est fixe entre 5 et 10% de la puissance dmission totale de la cellule. Pour les autres canaux on donne un dcalage par rapport au PCPICH : pour SCH, AICH et P-CCPCH, ce dcalage est fixe de -3 -8dB alors que pour PICH, il dpend du nombre dindicateurs de paging (PI) par trame et va de -5 -10dB. Pour le S-CCPCH le dcalage de puissance du champ Data dpend du facteur dtalement SF et va de +1 -5dB et les champs Pilot et TFCI sont augments de 2 4 dB par rapport au champ Data. Voir le format des canaux (slots et champs) en annexe A.

    2.4.3Contrledepuissanceenbouclefermeinterne

    Ce type repose sur les informations de retour du cot oppos de la liaison (UE ou Node B) au niveau de la couche 1 et sert compenser lvanouissement de Rayleigh sur les canaux DCH.

    Liaison montante

    En comparant le SIR estim mesur sur les symboles Pilot du DPCCH avec le SIR requis impos par le RNC, le node B gnre une commande TPC (Transmission Power Control) quil communique lUE pour lui demander -selon le cas- daugmenter ou de diminuer sa puissance dmission.

    Le contrle de puissance en boucle ferme est appel contrle de puissance rapide. En effet, les commandes TPC sont envoyes avec chaque slot, soit avec une frquence de commande de 1.5kHz. Un pas de 1dB avec une frquence pareille peut efficacement suivre lvanouissement sur le canal radio.

    Le choix du pas optimal est fonction de la vitesse du mobile. Pour des vitesses moyennes, un pas de 1dB est bien adapt ; pour des vitesses suprieures jusqu 80km/h 2dB donne de meilleurs rsultats. Au-del, il nest pas possible de suivre lvanouissement, et le contrle de puissance ne fera quajouter du bruit. Par consquent, des pas infrieurs 1dB sont utiliss. De petits pas conviennent aussi pour les vitesses infrieures 3km/h o le taux dvanouissement est trs faible. Pour cela deux algorithmes sont dfinis pour dcrire la manire avec laquelle une commande TPC est interprte : pour le premier (algorithme 1) les commandes sont interprtes chaque slot et le pas est de 1 ou 2dB (prdfini). Si lalgorithme 2 est utilis, la dcision nest prise quaprs la rception de cinq commandes successives ce qui permet une mulation dun pas plus petit (0.2dB).

    Pour commencer un DPCCH (UL) tout en recevant un DPCCH (DL), lUE utilise un prambule de DPCCH pendant jusqu sept trames pour parvenir sous le contrle du node B une puissance accepte puis commence la transmission et le contrle de puissance normaux.

    Liaison descendante

    Au niveau de lUE, le SIR requis (communiqu par le RNC au couche suprieures de lUE) est compar au SIR estim mesur sur les symboles Pilot du DPCH puis gnre une commande TPC envoyer au node B

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    Planification radio dun rseau 3G 26

    dans un DPCCH chaque slot (si une variable DPC_MODE = 0) ou la mme commande TPC est rpte sur 3 slots successifs (si cette variable est 1).

    Les pas de variation peuvent prendre les valeurs 0.5, 1, 1.5 ou 2dB mais seule 1dB est obligatoirement prise en charge. Le pas doit tre le mme pour des cellules participant un soft handover.

    Dans un DPCH descendant, les champs nont pas la mme puissance mais des dcalages PO (power offsets) sont donns au champ Pilot, TPC et TFCI par rapport au champ Data pour privilgier la signalisation par rapport aux donnes.

    2.4.4Contrledepuissanceenbouclefermeexterne

    Le but de ce type est de maintenir la qualit de la communication au niveau dfini par les exigences de qualit du service support (bearer) en produisant un SIR appropri utiliser dans la boucle interne. Un SIR requis est dfini pour chaque DCH.

    La valeur du SIR est ajuste en fonction des changements de la vitesse du mobile et des effets de lenvironnement de propagation en multitrajet pour viter une augmentation inutile de la puissance. Ceci est fait avec une frquence de 10 100Hz.

    Liaison montante

    Dans le SRNC, une valeur du SIR requis est fixe pour chaque boucle interne de contrle puis mise jour en fonction du BER (bit error rate) ou du BLER (bloc error rate) qui reprsentent la mesure de la qualit et reposent sur lvaluation du CRC : tant que le CRC est bon, la valeur requise du SIR peut diminuer (dun pas de 0.1 1dB) et inversement.

    Un contrleur de puissance en boucle externe est utilis pour chaque connexion RRC et une entit de contrle est utilise pour chaque DCH dune mme connexion RRC et sert calculer le SIR requis suivant lestimation de qualit de la liaison montante fournie par lunit MDC (Micro Diversity Combining). Le nouveau SIR requis est transmis au node B sur un lien de signalisation.

    Liaison descendante

    LUE ajuste la valeur du SIR requis utiliser dans la boucle interne en utilisant un algorithme dont le but est de parvenir un BLER estim gal au BLER requis traduisant la qualit requise et fourni par le RNC pour chaque DCH via une connexion RRC.

    La boucle externe de lUE sassure que les exigences de qualit sont maintenues pour chaque canal de transport pour lequel une valeur du BLER a t fournie

  • Chapitre3 planification des rseaux 3G

    Planification radio dun rseau 3G 27

    Introduction:La planification du rseau cellulaire 3G, comme pour un rseau 2G, est une tape dimportance capitale pour le succs dun oprateur puisque elle permet de gagner ou perdre lenjeu de satisfaire le client.

    La planification du rseau daccs UTRAN vise dune part assurer la meilleure couverture possible de la zone de dploiement en fournissant un niveau de champ satisfaisant et une gestion adquate des ressources radio, et dautre part rpondre aux exigences de capacit et du trafic pour les diffrents services proposs, tout en gardant un bon rapport qualit/cot.

    Le cycle de vie dun RAN (radio access network) passe gnralement par six phases :

    1. Dfinition : elle met en vidence les exigences concernant le rseau : la technologie utilise, la capacit, la couverture ainsi que la qualit des services pour des rgions donnes. Cette phase dfinit aussi le march des quipements, leur dploiement et des prdictions sur la croissance de la population.

    2. Dimensionnement : son rle est de dterminer le nombre des lments du rseau et ses configurations pour garantir les besoins dfinis dans la phase (1). Pendant cette tape, le fournisseur dquipement est connu car les caractristiques de ces derniers diffrent dun fournisseur lautre. Le dimensionnement fournit des informations pour la planification, le dploiement et loptimisation du rseau.

    3. Planification : permet de prvoir le comportement rel du systme. Cette phase demande un outil puissant de calcul et une base de donnes contenant tous les dtails du rseau.

    4. Optimisation initiale : aprs avoir construit le plan thorique du rseau, on slectionne les vrais emplacements de Nodes B et des RNCs pour procder leur implmentation, ensuite la vrification des comportements des Nodes B par des tests de base est ncessaire.

    5. Exploitation et optimisation : aprs le lancement du rseau, des informations concernant la performance du rseau sont obtenues par trois voies : rclamations des clients, statistiques du systme et rsultats des drive tests. Llimination des problmes rencontrs fait appel une optimisation proprement dite.

    6. Extension du rseau : la croissance de la population et la baisse des prix de labonnement entranent une augmentation du trafic. Avec les mmes ressources, le systme est appel tre tendu. Lextension se fait par lajout de nouveaux sites, cellules ou modules.

    Figure3.1Cycledevied'unrseaucellulaire

  • Chapitre3 planification des rseaux 3G

    Planification radio dun rseau 3G 28

    3.1DimensionnementDans le CDMA, quand le nombre des UEs augmentent les interfrences deviennent importantes ce qui influe ngativement sur la sensibilit. Pour servir tous les UEs, on doit transmettre avec une puissance plus grande, mais si la puissance maximale est atteinte on a du mal les couvrir tous ; rsultat : une capacit dgrade et une couverture restreinte. Le dimensionnement du rseau se fait de telle faon garantir la couverture de la zone cible et rpondre aux besoins du trafic. Gnralement le trafic nest pas pris en compte dans les premires tapes de la planification puisquil nest pas vident davoir des statistiques prcises sur le trafic dans une rgion donne.

    3.1.1Dimensionnementparcouverture:

    Bilandeliaison

    Le dimensionnement commence par le calcul du bilan de liaison qui donne laffaiblissement de propagation maximum tolr sur la liaison Node B UE.

    La forme globale du bilan de liaison peut tre prsente comme suit :

    Les termes impliqus dans ce bilan sont les termes classiques connus dans tout bilan dune liaison radio, sauf pour quelques uns qui sont spcifiques au WCDMA.

    Le sens dcisif dans la liaison est le sens montant. Ceci revient au fait que lUE est limit en terme de puissance dmission.

    A- Paramtres de lmetteur a- Puissance dmission

    Les terminaux mobiles 3G sont rpartis selon leurs puissances dmission en quatre classes. La classe 4 reprsente les mobiles mettant 125mW (la plus basse parmi les quatre). Pour cette raison, la valeur 125mW (21dBm) est utilise dans le calcul.

    b- Gain de lantenne Lquipement utilisateur est dot dune antenne omnidirectionnelle i.e. avec un gain de 0dBi.

    B- Paramtres du rcepteur a- Gain de diversit

    Afin damliorer la qualit du signal reu, une forme de diversit spatiale et/ou de polarisation de lantenne de rception peut tre utilise. La premire est ralise en utilisant deux antennes espaces gnralement dune distance de 10. qui assure une rception de deux versions dcorrles du signal. La deuxime consiste recevoir avec deux antennes perpendiculaires lune lautre : avec des angles de +45 et -45. Vu les considrations pratiques de ralisation, la diversit spatiale est rarement utilise.

    b- Gain de lantenne Pour une configuration tri-sectorielle des sites, des antennes directives avec des angles douverture denviron 60 et un gain variant entre 12 et 19dBi sont le plus souvent employes.

    c- Perte des cbles et des connecteurs Les guides donde reliant lantenne la station de base (feeders et jumpers) et leurs connecteurs introduisent une perte qui ne doit pas dpasser 3dB selon les normes. Le constructeur du guide donne une valeur de cette affaiblissement en dB/100m pour une bande de frquence donne.

    d- Amelioration MHA (Mast Head Amplifier) Plac aprs lantenne pour augmenter le rapport signal bruit SNR, le MHA a pour rle de compenser les pertes des cbles et damliorer le facteur de bruit. Grce cette technique, on gagne environ 5dB dans le bilan total.

  • Chapitre3 planification des rseaux 3G

    Planification radio dun rseau 3G 29

    e- Bruit thermique

    Pour une temprature ambiante (293K) et une bande de frquence de 3,84MHz et un facteur de bruit de 3dB, le bruit thermique a une puissance de -105,16dBm.

    f- Sensibilit du rcepteur La sensibilit est le niveau minimal du signal RF dans lentre du rcepteur permettant de maintenir sa sortie (aprs dmodulation) une qualit de signal acceptable exprime par le rapport nergie de bit densit de puissance du bruit Eb/No. La sensibilit est fonction du rapport Eb/No requis pour un service donn, du facteur dtalement SF, du facteur de bruit et de la puissance du bruit :

    C- Marges a- Noise rise (marge dinterfrence)

    Elle reprsente le rapport de linterfrence totale sur le niveau du bruit thermique.

    Ce paramtre est important dans lestimation de la couverture puisquil limite la sensibilit du rcepteur. Il peut tre aussi exprim en fonction de la charge :

    La marge dinterfrence est comprise en gnral entre 2 et 4dB.

    b- Gain du soft Handover Le soft handover soppose leffet de masque et permet de rduire la marge de lvanouissement : le mobile peut choisir le meilleur lien de communication. Son gain indique le rapport entre la puissance du signal reu dans le cas du soft handover et celle du cas de lien unique. Ce gain qui dpend de la vitesse du mobile et de lalgorithme de combinaison en rception, peut avoir une valeur typique de 3dB.

    c- Marge de lvanouissement rapide (Power control Headroom) Une marge est ncessaire sur la puissance dmission de la station mobile pour maintenir en bon tat la boucle interne de contrle de puissance dans des conditions de propagation dfavorables. Ceci sapplique surtout aux basses vitesses o le rapport Eb/No est sensible la boucle interne de contrle de puissance. La marge de lvanouissement rapide est inversement lie la vitesse du mobile.

    d- Body loss Si le mobile est coll la tte de lutilisateur, le diagramme de rayonnement de son antenne se dforme et perd presque une moiti. Ceci se traduit par une diminution de la PIRE qui peut atteindre 3dB. Cette perte est ngligeable pour des services o le terminal nest pas coll au corps comme la navigation web.

    e- Power rise Le contrle rapide de puissance provoque une augmentation de la puissance dmission moy


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