Les Codes de CDMA

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INPTIC Exposé : Les codes de CDMA Réalisé par: badji amine Smain samia Dahmane nassim

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Exposé : Les codes de CDMA Réalisé par:badji amine Smain samia Dahmane nassim

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Plan de travail Introduction Réseau GSM Les mèthodes d’accés multiple L’ètalement et désétalement de spectre Les codes utilisés par le CDMA conclusion

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Introduction Chaque système soit GSM ou autre système déploiement pour permet aux d’utilisateurs à accéder ou communiquer, pour cela il faut utilisé plusieurs méthodes, soit utilisé FDMA ou TDMA ou utilisé le méthode plus complexe appelle CDMA.CDMA méthodes d’accès basé sur étalement de spectre c’est-à-dire les signal (les données) de chaque utilisateur multiplié par propre code connu par l’émeteur et le récepteur pour accéder au réseau.CDMA utilisé plusieurs types de codes PN (short et long PN) et code WOLSH.

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Les méthodes d’accés multiples

1. Accès multiple par répartition de fréquences (FDMA)

Divisé le bande passante aux sous bandes (canaux fréquentiels)

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INPTIC 2. Accès multiple par répartition dans le temps (TDMA)

Chaque canal fréquentiel divisé aux intervalles de IT temps IT appelles times slots et chaque paquet composé à 8 times slots.

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INPTIC 3. Accès multiple par répartition de codes (CDMA)

Le méthodes le plus complexe utilisé dans les réseaux cellulaires. Grâce à cette technique d’accès les différents utilisateurs peuvent

communiquer simultanément dans une même bande de fréquence. CDMA utilisé le technique d’étalement de spectre c’est-à-dire Chaque utilisateur utilisé un code propre pour transmettre et cette code connu par l’émetteur et le récepteur.

CDMA utilisé plusieurs types de codes PN WALSH,,,,,

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INPTICL’étalement et désétalement de spectre 1.l’étalement L’étalement de spectre consiste à transmettre un signal d’information avec un spectre beaucoup plus large que nécessaire. Chaque bit de signal (1ou 0) à transmettre est multiplié par code.Le code c’est un suite de n bits connue par l’émetteur et le récepteurLe début d’un signal étalé égal le début d’un signal de données (l’information) fois le début d’une code.

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-1 1 1-1 1ETALEMENT

- 1 1

1 -1 1 -1

Exemple : Procéde d’étalement Signal Numerique à Bande étroite

Signal Etalè à Large Bande

Code d’étalement à large Bande .

1 -1 -1

1

Niveaux Bits

1

- 1 0

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-1 1 -11-1 -11 1 -1 -1 11-1 1-1 1Dés-étalement

-1 1 -11-1 -11 1

1 -1 1 -1

1 1 1 1

INTEGR-ATEUR

-4 4

0 0jugement

-1 1

2.désétalementEn réception, pour récupérer l'information, le récepteur doit effectuer la même opération : il génère la même séquence d'étalement et la multiplie au signal reçu

Vrai Code de dés-étalement

Faux code de dés-étalement

Données juste

Récupérées

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INPTIC Les codes utilisés par CDMA

1. Code PN ( Pseudo Noise ) m - Sequence que les sytémes CDMA utilisent

pour la Voix . Dans la séquence les Bits 1 et les Bits 0

apparaissent aléatoirement. m - Séquence est l ’Abréviation de la Longueur

Maximal de la séquence générée par un Registre à Décalage à Contre- réaction

Si la sortie d’un registre a decal age à contre reaction et

a r-étages nous fournit rune sequence périodique P =2r- 1 , alors cette sequence est appellee : m-sequence.

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Le code PN court consiste en deux ( 2 ) Séquences PN , I et Q longue chacune de 32.768 chips

Short PN Code ( Code P N Court ) .

La Séquence PN Courte est la m- séqence avec une période de 215 avec r = 15 = nombre d ’étages .

- Dans le système CDMA , les codes PN Courts sont utilises :

pour les modulations orthogonales dans le sens montant et descendant

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exemple : code PN Court , registre à 4-bits:

1 0010 0110 1101 1011 0100 1011 0110 1111 1111 110

10 0 00 0100 100

1 1001 000

0 100

p1 p2 p3 p4

p4 p5 p2 p3

p2 p3

p4

p5 = p1 + p4

p4

- Les séquences PN sont déterminantes et périodiques .

- La longueur du train binaire génèré est égale à : 2 r - 1 ou r = nombre de bascules du registre .

- Le nombre de 0 dans la séquence est égale au nombre

de 1 moins un .

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Exemple : Long Code PN , avec Registre à décalage a 4-bits .

( XOR)

mask

XOROriginal PNsequence

Nouvelle séquence

long code PN

AND AND AND AND

1 0010 0110 1101 1011 0100 1011 0110 1111 1111 110

10 0 00 0100 100

1 1001 000

0 100

Attention : différents masques nous conduisent vers différents offset .

Attention : différents masques nous conduisent vers différents offset .

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INPTIC The Long code PN ( Le long Code PN ) . Long Code Génèré

(@ 1.2288 M Chips)

Public Long Code Mask (STATIQUE)

Séquence Longue PN du Code de l’utiisateur

(@1.2288 M Chips)

1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 P E R M U T E D E S N

+

=S U M

Addition Modulo-2• Chaque Usager utilise une Séquence du Long code de l ’Utilisateur généré en appliquant son Masque basé sur les 32 Bits de son ESN additionné au 42 bits du Long code généré pour l ’étalement qui est synchronisé avec le système CDMA durant l ’initialisation de la Station Mobile . • Générée a une vitesse de 1, 2288 Mchip/s cette Longue Séquence PN a besoin de : 41 Jours , 10 Heures , 12 Minutes et 19, 4 Secondes pour être Complète .• Les portions du long code de l ’utilisateur générées par les différents usagers pour la durée de l ’appel ne sont pas éxactement orthogonales mais suffisamment différentes pour permettre un décodage fiable sur la liaison Montante ( BTS ) .

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Les codes PN et leurs applications en CDMA

• Les Codes PN utilisés dans les Systèmes CDMA .

- Les Codes Courts (Short PN Code): 2 15 - 1 ( r = 15 ) .- Les Codes Longs (Long PN Code ) : 2 42 - 1( r = 42 ) .

Avec r = nombre d ’étages ( Bascules ) du générateur .

• Le But de leurs utilisations .

. Code Long : pour l ’Embrouillage ( Scrambling ) .

- Code court : pour la modulation Orthogonale et l ’identification de Stations de Bases .

- Sur les Canaux de la liaison Montante ( Reverse channel ) .- Code court : pour la Modulation Orthogonale .

- Code Long : pour Etaler le Spectre et identifier les Usagers .

- Sur les Canaux de la liaison Descendante ( Forward channel ).

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Codes Walsh

Les codes Walsh sont les codes orthogonaux les plus couramment utilisés avec le CDMA. Un ensemble de codes Walsh de longueur n comprends les n lignes d’une matrice carrée de Walsh nxn, soit n codes de longueur n. la matrice est définie récursivement comme suit:

H = (0) H2n =

Hn Hn

Hn Hn

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Définition du code Walsh

• La Fonction Walsh est formée par la Relation de récurrence de l ’Assemblage de Hadamard .

• L ’Assemblage de Hadamard est une matrice carrée

orthogonale qui est composée uniquement de 0 (+1 ) et

de 1 ( - 1 ) .

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H2 = 0 0 H2n

= H2n

– 1

H2n

- 1

0 1 H2n

– 1

H2n

- 1

0 0 0 0H4 = H2 H2 = 0 1 0 1 H2 H2 0 0 1 1 0 1 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 C0

H8 = 0 1 0 1 0 1 0 1 C1

0 0 1 1 0 0 1 1 C2

0 1 1 0 0 1 1 0 C3

0 0 0 0 1 1 1 1 C4

0 1 0 1 1 0 1 0 C5

0 0 1 1 1 1 0 0 C6

0 1 1 0 1 0 0 1 C7

Ceci est la Formule commune que vous pouvez utiliser pour obtenir les colonnes de matrices de Walsh construitent par

Récurrence .

B0B1B2B3B4B5B6B7

Chaque Rangée est Orthogonale avec toutes les autres .

{Ci,Cj}=0 or {Bi,Bj}=0 (I,j is N)

<C2,C5> = x [(-1,-1,+1,+1,-1,-1,+1,+1), (-1,+1,-1,+1,+1,-1,+1,-1)] = x (+1-1-1+1-1+1+1-1) = 0 <B0,B5> = x [(-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1),(-1,+1,-1,+1,+1,-1,+1,-1,)] = x(+1-1+1-1+1-1+1) = 0

Exemple:

Matrices Hadamard

18

18

18

18

H 16 H 32 H 64

H1 =[ 0 ]

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Code Walsh WALSH CODES # ---------------------------------- 64-Chip Sequence ------------------------------------------ 0 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 1 0101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101 2 0011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110011 3 0110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110 4 0000111100001111000011110000111100001111000011110000111100001111 5 0101101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010 6 0011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100 7 0110100101101001011010010110100101101001011010010110100101101001 8 0000000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111 9 010101011010101001010101101010100101010110101010010101011010101010 001100111100110000110011110011000011001111001100001100111100110011 011001101001100101100110100110010110011010011001011001101001100112 000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111000013 010110101010010101011010101001010101101010100101010110101010010114 001111001100001100111100110000110011110011000011001111001100001115 011010011001011001101001100101100110100110010110011010011001011016 000000000000000011111111111111110000000000000000111111111111111117 010101010101010110101010101010100101010101010101101010101010101018 001100110011001111001100110011000011001100110011110011001100110019 011001100110011010011001100110010110011001100110100110011001100120 000011110000111111110000111100000000111100001111111100001111000021 010110100101101010100101101001010101101001011010101001011010010122 001111000011110011000011110000110011110000111100110000111100001123 011010010110100110010110100101100110100101101001100101101001011024 000000001111111111111111000000000000000011111111111111110000000025 010101011010101010101010010101010101010110101010101010100101010126 001100111100110011001100001100110011001111001100110011000011001127 011001101001100110011001011001100110011010011001100110010110011028 000011111111000011110000000011110000111111110000111100000000111129 010110101010010110100101010110100101101010100101101001010101101030 001111001100001111000011001111000011110011000011110000110011110031 011010011001011010010110011010010110100110010110100101100110100132 000000000000000000000000000000001111111111111111111111111111111133 010101010101010101010101010101011010101010101010101010101010101034 001100110011001100110011001100111100110011001100110011001100110035 011001100110011001100110011001101001100110011001100110011001100136 000011110000111100001111000011111111000011110000111100001111000037 010110100101101001011010010110101010010110100101101001011010010138 001111000011110000111100001111001100001111000011110000111100001139 011010010110100101101001011010011001011010010110100101101001011040 000000001111111100000000111111111111111100000000111111110000000041 010101011010101001010101101010101010101001010101101010100101010142 001100111100110000110011110011001100110000110011110011000011001143 011001101001100101100110100110011001100101100110100110010110011044 000011111111000000001111111100001111000000001111111100000000111145 010110101010010101011010101001011010010101011010101001010101101046 001111001100001100111100110000111100001100111100110000110011110047 011010011001011001101001100101101001011001101001100101100110100148 000000000000000011111111111111111111111111111111000000000000000049 010101010101010110101010101010101010101010101010010101010101010150 001100110011001111001100110011001100110011001100001100110011001151 011001100110011010011001100110011001100110011001011001100110011052 000011110000111111110000111100001111000011110000000011110000111153 010110100101101010100101101001011010010110100101010110100101101054 001111000011110011000011110000111100001111000011001111000011110055 011010010110100110010110100101101001011010010110011010010110100156 000000001111111111111111000000001111111100000000000000001111111157 010101011010101010101010010101011010101001010101010101011010101058 001100111100110011001100001100111100110000110011001100111100110059 011001101001100110011001011001101001100101100110011001101001100160 000011111111000011110000000011111111000000001111000011111111000061 010110101010010110100101010110101010010101011010010110101010010162 001111001100001111000011001111001100001100111100001111001100001163 0110100110010110100101100110100110010110011010010110100110010110

Exemple :

Correlation du Walsh Code #23 avec Walsh Code #59#23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110#59 0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001XOR 0000111111110000000011111111000011110000000011111111000000001111

Résultats de la Correlation : 32 Chips 1’s , 32 Chips 0’s Orthogonalitée !

• 64 Séquences ( Codes ) numérotés de 0 a 63 ,

longue chacune de 64 Chips .• Un Chip est un chiffre Binaire ( 0 et 1 ) qui peut être vu comme concept de durée de Temps . • Chaque Walsh Code est Orthogonale avec tous les autres Walsh Codes : - Cela signifie qu ’il est possible de reconnaître et par conséquent d ’extraire un Walsh Code particulier d ’un mélange d ’autres codes qui seront filtrés lors du traitement .

• Deux séquences de même longueurs sont dites Orthogonales si le rèsultat de leur somme XOR (ou exclusif ) donne le même

nombre de 1 et de 0 .