WCDMA - irisa.fr · 1 Groupe Signal/Architecture LASTI Systèmes de radiocommunication de 3ème...

1

Groupe Signal/ArchitectureLASTI

Systèmes de radiocommunicationde 3ème génération :

WCDMA

Systèmes de radiocommunicationde 3ème génération :

WCDMA

Daniel Ménard, Juan A. Ruiz, Emmanuel GaudryDaniel Chillet, Olivier Sentieys

08/06/2001 2LASTI - ENSSAT

1. Rappels sur les transmissions numériquesCanal de transmissionModulations numériquesTechniques d’accès

2. Concepts du CDMAModulation CDMA à séquence directePropriétés des codesPerformances et capacités

1. Rappels sur les transmissions numériquesCanal de transmissionModulations numériquesTechniques d’accès

2. Concepts du CDMAModulation CDMA à séquence directePropriétés des codesPerformances et capacités

Plan (1)

2


3. Concepts du WCDMACodesCanaux physiquesModulationsContrôle de puissance

4. Récepteurs WCDMARécepteur simple utilisateurRécepteur multi-utilisateursComplexitéAntennes adaptatives

3. Concepts du WCDMACodesCanaux physiquesModulationsContrôle de puissance

4. Récepteurs WCDMARécepteur simple utilisateurRécepteur multi-utilisateursComplexitéAntennes adaptatives

Plan (2)


PARTIE 1

Rappels sur les transmissions numériques � Systèmes de communications� Canal de transmission� Modulation� Techniques d’accès

3


Systèmes de communication

Compression des données

Décompression des données

Protection des données

Détection et correction des erreurs

ModulationAccès multiple

Transposition de fréquence

Can

al d

e tr

ansm

issi

on

Transposition de fréquenceDémodulation

[Diouris95a]


s Réponse impulsionnelle du canal :

Canal de transmission (1)

s Signal reçu: combinaison de différents trajets dont lescaractéristiques évoluent rapidement au cours du temps

s Canal radiomobile :ü dispersif dans le tempsü variable dans le temps (mobilité)ð temps de cohérence du canal

Amplitude kème trajet Phase

kème trajet

Retard kème trajet

Station de base BS

Station mobile MS

x(t)

h(t)y(t) = x(t)*h(t)

[Diouris95a]

4


s Fading : évanouissements rapides liés à la combinaison desdifférents multi-trajets (MP)

Amplitude du signal reçu pour un véhicule circulant à 100 km/de 8 trajets. [Diouris95a]

Canal de transmission (2)


Modulations numériques (1)

s Modulation de phase

BPSK (MDP-2) QPSK (MDP-4)

π 0

Diagrammedes signaux

Diagrammedes signaux

Signalmodulé

Signalmodulé

NRZ FPBS(t)

Séquencebinaire Signal

modulé

t

0 1 1 0 1t

10 01 11 00 10

10

43π

4π

47π

45π 00

01 11

I

Q

t

cos(ω0t+ϕ0)

Filtrepasse bas

I

5


Modulations numériques (2)

s Modulation / Démodulation QPSK

Séquencebinaire r(t)

-sin(ω0t+ϕ0)

cos(ω0t+ϕ0)

tg-1(t)s(t)

Signalmodule

I

Q

-sin(ω0t+ϕ0)

cos(ω0t+ϕ0)Séquencebinaire

Modulateur Démodulateur

NRZ

NRZ

FPB

FPB

FPB

FPB

bn

b2n

b2n+1


f

S(f,t)

t

Multiplexagepar code Ui ⇔ c i

c1

c2

c3

Multiplexage fréquentiel

Ui ⇔ fi

Multiplexagetemporel

Ui ⇔ RectT(t+(nN U+i)T)

FDMAfrequency division multiple acces

S(f,t)

f ff1 f2f1 f1

tt

Techniques d’accès

NU.T

T

S(f,t)

TDMAtime division multiple acces

CDMAcode division multiple acces

6


PARTIE 2

� Modulation CDMA à séquence directe� Séquences PN� Performances et capacités

Les concepts du CDMA(Code Division Multiple Access)


Modulation CDMA à séquence directe

be(t)

PN(t) cos(ω0t) cos(ω0t) PN(t)

s1(t)se(t) sr(t) s2(t)

br(t)

+1

-1

+1

-1

be(t)

PN(t)

+1

-1

s1(t)

+1

-1

+1

-1

+1

-1

s2(t)

PN(t)

br(t)

Tc (chip)

Ts (symbole)

Br(f)Be(f)

sT2

Sr(f)

cT2

f0

Sync

hron

isat

ion

Σ

7


Codes d’étalement

� Facteur d’étalement (SF):

� Autocorrélation :

ð Synchronisation du code

∫+∞

∞−→−= )().().()( 1111

ndttctccc δττϕ

� Intercorrélation :

ð Séparation des canaux : un canal = un code PN

∫+∞

∞−→−= 0).().()( 2121

dttctccc ττϕ

c

s

TT

SF =


Performances et capacités

� Rapport signal à bruit :

� Les signaux reçus par la BS doivent avoir la même puissanceð minimiser les problèmes d’éblouissement (near-far-effect)ð nécessité de contrôler la puissance d’émission des MS

� Le nombre d’utilisateurs est limité par le RSI souhaité� L’influence d ’une interférence est fonction de son intercorrélation avec le

signal utile

� Amélioration de la capacité d’une cellule :ð codes orthogonaux : diminuer l’influence des interférencesð récepteur multi-utilisateursð antennes adaptatives éliminer les interférences

RSIIC

CNIC

CRSB

ijextj

i

ijextj

i =+

≈++

=∑∑

≠≠

8


PARTIE 2

� Radiocommunications 3G: objectifs, standards� Codes d’étalement (séquences PN, codes orthogonaux)� Canaux physiques� Modulation� Contrôle de puissance

Systèmes 3G - WCDMA(Wideband CDMA)


Objectifs des systèmes 3G

� Débits élevés :ü 144 Kbps : zone rurale (vitesse < 500 km/h)ü 384 Kbps : zone semi-urbaine (vitesse < 120 km/h)ü 2 Mbps : couverture limitée (piétons)

� Intégration de servicesü débits multiplesü débits variables sur une connexion

� Accès paquets efficace

� Possibilité d’utiliser des techniques d’amélioration de capacité :� détections multi-utilisateurs (MUD), suppression d’interférences� antennes adaptatives

� Compatibilité avec les systèmes de 2ème génération

9


Standards des systèmes 3G

Standards Techniques

d’accès

Débit chip

(Mcps)

Cœur du réseau

IMT-DS UMTSFDD

WCDMA 3.84 GSM MAP

IMT-TC UMTSTDD

WCDMA+TDMA 3.84

1.28

GSM MAP

IMT-MC cdma2000 Multicarrier-CDMA 3.68 – 3 porteuses

1.22 - 1 porteuse

ANSI-41

IMT-SC UWC-136 TDMA GSM MAP

ANSI-41


Séquences PN (1)

� Code PN: séquence pseudo-aléatoire obtenueà partir d’un registre à décalage de n étages

� Séquence M : séquence de longueur maximaleð période de la séquence :

� Propriétés des séquences M:

ü le nombre de 1 et de 0 est quasiment identique

ü la probabilité d’une suite de 1 ou de 0 de longueur N1 est égale à :

ü autocorrélation :

ü intercorrélation :

12 −= nN

)()( nNncc δϕ =

-Tc 0 Tc

N

N.Tc

ϕcc(τ)

Nncc ≥)(21

ϕ

12 N−

+++

10


Séquences PN (2)

Type de code Nombre de codes Intercorrélation maximale

Gold (n impaire) 12 +n

12 21

++n

Gold (n paire) 12 +n

12 22

++n

Short Kasami 22n

22n

Long Kasami ( )1222 +nn

12 22

++n

Very Long Kasami ( )22 122 +nn 12 2

4

++n

s Codes Gold et Kasami: combinaison linéaire de plusieursm-séquences

[Dinan98]


Codes orthogonaux

� Intercorrélation des codes orthogonaux nulle si les codes sontsynchronisés :

[ ]

=

==

NN

NNN HH

HHHHH 221 10

000

≠≠

=≠∀

00)(

0)0(

21

21

21 ττϕ

ϕ

cc

cccc

� Utilisation de la matrice de Hadamardü construction récursiveü 1 ligne de HN = 1 code

Ä Couplage avec un code PN pour la synchronisation

=

0110110010100000

4H

11


SF=1

SF=2

SF=3SF=4

C11 (1)

C21 (11)

C41 (1 1 1 1)

C42 (1 -1 1 -1)

C43 (1 1 -1 -1)

C44 (1-1-11)

Codes orthogonaux de longueur variable (OVSF)

� Les codes ci et cj sont orthogonauxsi ci n’est pas le père de cj et vice versa

=

L

L

L

L

jiji

jiji

ii

ji

i

CCCC

C

C

C

..

..

2.2

.2

1.2

s Longueur des codes variable NOVSF = SF

s Codes orthogonaux structurés en arbreð matrice de Hadamard modifiée

ϕC41 C22= (1, 1, 1, 1).(1, -1, 1, -1)T=0 et ϕC22 C41 = (1, 1).(1, -1)T=0

C81

C82

C83

C84

C22 (1-1)


Canaux physiques voie montante (MS ð BS)

� Canaux dédiés : Trame DPDCH/DPCCH

Data Ndata

Pilot TFCI FBI TPC

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

Tslot 2560 chips, 10 bits

1 trame Radio : T=10 ms

Tslot 2560 chips, Ndata = 10* 2 k bits k=0-6

TPC : Transmit Power Control FBI : Feedback Information TFCI : Transport format combination indicator Pilot : Séquence de référence

Données: DPDCH

Contrôle: DPCCH

[ETSI99-a]:

B S

12


Canaux physiques voie descendante (BS ð MS)

� Canaux dédiés : Trame DPDCH/DPCCH

TPC

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 trame Radio : T=10 ms

Tslot 2560 chips, 10* 2 k bits k=0-7

Data I Data IITFCI Pilot

DPDCHDPCCHDPDCH DPCCH

[ETSI99-a]:

B S



� Canaux communs:

� Trame P-CCPCH et S-CCPCHP-CCPCH : Primary Common Control Physical Channel

Transmet BCCH : Broadcast Control Channelð transmission continue et uniforme sur toute la celluleð le code du canal est identique pour toutes les cellulesð définit le N° du code d’embrouillage

S-CCPCH : Secondary Common Control Physical ChannelTransmet les informations de contrôle à travers le FACH et PCH

� Trame P-CPICH et S-CPICH Common Pilot ChannelTransmet une séquence de bits de référence (pilot)

13



� Canaux communs: Synchronisation P-SCH et S-SCH

P-SCH : Code Cp : code Gold de 256 chipsNon modulé ð référence de phaseTransmission au début de chaque slot (1/10ème du slot)Séquence commune à toutes les cellules

S-SCH : Code Cs : code Gold de 256 chips Séquence modulante di : . commune à toutes les cellules

. bonnes propriétés de corrélation

T=10 ms

d0Cs

aCp

Slot 0 Slot 1

d1Cs

aCp

d15Cs

aCp

Slot 15

2560 chips

256 chips

( )],...,,[ 1621 ccccS ∈


-sin(ω0t+ϕ0)

RRC

RRC

cos(ω0t+ϕ0)

+m(t)

I

Q

Cscr C’scr

ü séparation des canauxü code OVSF :

4<SF<256 ü séparation des utilisateurs

ü Cscr : code de Kasami ( 256 chips)ü C ’scr : code Gold séquence de 10 ms (optionnel)

EmbrouillageCD

CC

DPCCH

DPDCH

Mise en canal Modulation

α = 0,22

Modulation voie montante (MS ð BS)

Re()

Im()

I+jQ

+

+Complex spreading

IC

IC

QC

ID

QD[ETSI99-b]:

14


-sin(ω0t+ϕ0)

RRC

RRC

cos(ω0t+ϕ0)

+ m(t)

I

Q

Cc h

DPDCH / DPCCH

Cscr

Embrouillage

Mise en canal Modulation

α = 0,22

Modulation voie descendante (BS ð MS)

ΣCp

Cs

RectSCH

di.RectSCH

P-SCH

S-SCH

ü séparation des canauxü code OVSF : 4<SF<512

ü séparation des utilisateurs et des cellulesü Cscr : code Gold séquence de 10 ms

(512 codes : 32 groupes de 16 codes)

Séri

e ð

Para

llèle

Re

Im

I+jQ

[ETSI99-b]:


Contrôle de puissance

s Performances d’un système CDMA fonction du SIRÄ Au niveau de la BS les puissances des signaux reçus doivent êtreidentiques (éviter les phénomènes d ’éblouissement)Ä nécessité de contrôler la Pe de chaque mobile

s Boucle ferméeü Objectif : maintenir le SIR à une valeur prédéfinieÄ Estimation de PDPCCH après corrélation et Pinterférence Ø Envoie d’une commande à l’aide du champ TPC (BP:1500 Hz)

s Boucle ouverte (voie montante : accès MS)

ü Objectif : limiter la puissance reçue par la BS lors de l’accès de la MSÄ Mesure : Estimation des pertes liées à la propagation du signal BS ð MSØ ajustement de la puissance émise par la MS

15


PARTIE 4

� Accès et synchronisation� Récepteur mono-utilisateur

� Détection conventionnelle� Détection adaptative

�Récepteur multi-utilisateurs� Classification� Récepteurs linéaires� Récepteurs non linéaires (PIC, SIC)

� Antennes adaptatives� Conclusion

Récepteurs WCDMA


Procédure d’accès du mobile

Étape 1

Étape 2

Étape 3

Étape 4

Détection AICH

Choix aléatoire d’une signature (préambule) et d’un sous canal RACHÉmission d’un préambule

Synchronisation au niveau chip, slot, trame avecla BS cible

Émission du corps du message PRACH

oui

NonäPémission

Acquisition des informations BCCHEstimation de l’atténuation du trajet et calcul dePémission(0)

[Dahlman 98]

16


• Étape 1.1 :Synchronisation slot

ð Choix de la BS la plus puissante (BS1)ð Synchronisation du slot à l’aide du Primary SCH

• Étape 1.2 : Synchronisation trame à l’aide du Secondary SCH

ð Détermination du N° de groupe du code d’embrouillage parmi les 16groupes de code disponibles.

ð Synchronisation des séquences modulantes di.

• Étape 1.3 : Détermination du N° du code d’embrouillage à l’aide duPrimary CCPCH

ü Choix du code fournissant la puissance maximale parmi les 32codes présents dans le groupe

Synchronisation du mobile

d0C

s

aCp

Slot 0 Slot 1

2560 chips 256 chips

d1C

s

aCp


Récepteurs (W)CDMA

s Récepteur simplifié CDMA :ð corrélation du signal reçu avec une

réplique synchronisée du code

s Récepteur mono-utilisateur :ð combinaison des MPs

ð utilisation d’un récepteur en râteau(RAKE RECEIVER)

ΣN1n.Tc

c(n)

b’ s(n)

Delay estimation(channel profile)

Rakefingers(cor-relator) co

mbi

ning

deco

ding

y

b'

NarrowbandWideband

s Récepteur multi-utilisateurs :ð annulation des interférences entre les utilisateursð diminution de l’effet d’éblouissementð augmentation des performances : augmentation de la capacité des

cellules ( ×2 le nombre d’utilisateurs / cellule) [Murotake00])

17


D.C. h(n)

Filtre de réception

AN Estimation τi

τ1 τLτ i… ...

P.C.

AFC.

Powermeas

AGC

Convertisseur de fréquences

s(n)

RakeReceiver

sd(n)

y1

yi

…

..

.

b̂CombinaisonMP

yL

Estimation αi

α1 αL

αi

… ...τ1 τLτ i… ...

Pilot

spilot(n)

Récepteur mono-utilisateur

Synchronisation∑ ∑= =

+−=K

k

L

llk nwnsns

1 1

)()()( τ

RRC

Compléxité: Filtre RRCFIR16 = 491 MMAC/s

MAC: 2.NFIR.Ns /Tc

Nombre d’échantillons par chip Ns =4Débit chip Fc=1/Tc=3.84 Ms/sNFIR: Nombre de cellules du FIR

Compléxité: Filtre RRCFIR16 = 491 MMAC/s

MAC: 2.NFIR.Ns /Tc

Nombre d’échantillons par chip Ns =4Débit chip Fc=1/Tc=3.84 Ms/sNFIR: Nombre de cellules du FIR


τi

fingeryi (m)

τL

fingeryL (m)

τ1

fingery1(m)

s(n)

Rake Receiver

Compléxité: 61.4 MMAC/s

MULT: 4Ns /Tc ADD: 4Ns /Tc +2/Ts

Nombre d’échantillons par chip Ns =4 Débit chip Fc=1/Tc=3.84 Ms/sDébit symbole Fs =1/Ts= Fc /SF

Compléxité: 61.4 MMAC/s

MULT: 4Ns /Tc ADD: 4Ns /Tc +2/Ts

Nombre d’échantillons par chip Ns =4 Débit chip Fc=1/Tc=3.84 Ms/sDébit symbole Fs =1/Ts= Fc /SF

)()()()( mwmbmamy cii +=

ai : amplitude complexe du trajetb : symbole transmiswc : bruit + interférences :

IIS: intersymbol interférence (MP)MAI multiple acces interference

Σ

Σ

Σ

Σ

)(nIWB

)(nQWB

)(. iIPN nc τ+ )(. iQPN nc τ+

+

+Tc

Tc

Complex despreading

)(nINB

)(nQNB

18


Estimation du retard des MP: τi

Select

Verif

r>S1

oui

r>S2

non fenêtre suivante

i=i+1, t=0

non fenêtre suivante

i=i+1, t=0 ouisauvegarde i

fenêtre suivante: i=i+1t=0

t=N1.Tc

t=N2.Tc

Présélectiondes fenêtres

Vérificationdes fenêtres

s Acquisition du code :Ø Recherche séquentielle des fenêtres temporelles (Tc) possédant un MPÄ Analyse de la P dans chaque fenêtre

ΣN

Générateur PN

N1.Tc N2.Tc

Ctrlc(n-iTc)

r (k)s(n)

SF Tcϕcs(τ)

Tc

t

i

i: indice de la fenêtre d’étude temporelle


Estimation du retard des MP: τi

s Poursuite du code : affiner l’estimation des τiØ Utilisation d’une boucle d’asservissement de retard (Delay-Locked Loop)Ø Étude de la différence entre les voies retard et avance

DLL

Tc /2-Tc/2

Ve(τ )

τ

Σ

Σ

Σ

Σ

)2( ciPN Tnc ++ τ

)2( ciPN Tnc −+ τ)( iPN nc τ+

Générateur PN

)(nI WB

)(nQWB

+

+

+Hb (z)

Ve(k )

ð Possibilité d’éliminer cetteboucle si la phase d’acquisition estassez précise

-Tc 0 Tc

N

ϕcc(τ)

Ve(τ )

Tc

19


Récepteur mono-utilisateur : combinaison MP

Σ

( )*

)(ˆ kbfinger i

HPB(z)finger i

sData(n)

τi

τibi I pilot

bi Q pilot

sPilot(n)ìα̂

*ˆ ìα

Combinaison MPEstimation α i

Complexité (multiplexage temporel) ≅ 4Ns L/Tc = 245.75 MMAC/s

MAC complexe: (Ns /Tc+1/Ts).LADD: L/Ts

Nombre de multi-trajets : L =4

Complexité (multiplexage temporel) ≅ 4Ns L/Tc = 245.75 MMAC/s

MAC complexe: (Ns /Tc+1/Ts).LADD: L/Ts

Nombre de multi-trajets : L =4

[Ojanperä98, chap10]

décision

r3

r1

r2r4

r1

r2

r4r3

*ˆ).( ii ky α

*11 ˆ).( αky

*ˆ).( LL ky α

Multiplexage temporelou de code

)(.)( kbky ii α=


Estimation du canal complexe

[Juntti98]

General channel estimation filter

Élimination de la modulation

Estimation aidée par les données (présence de bits de référence : pilot)

Decision directed channel estimator

Estimation dirigée par la décision (absence de bits de référence)

s Possibilité d’adapter les coefficients des filtres de prédiction par filtrageadaptatif

20


Détection adaptative

s Détecteur adaptatifØ Amélioration des performances : diminution des interférences (MAI)Ø Adaptation aux variations du canal de transmissionØ Augmentation de la complexité raisonnable par rapport à la détectionconventionnelle

[Teusher98][Koula00]

ð Les coefficients du filtre sontadaptés afin de minimiser l’erreurentre le symbole décidé (bk) et lesymbole estimé (yk/ck)

Combinaison des MP


Delay estimation(channel profile)

Rakefingers(cor-relator) co

mbi

ning

deco

ding

y

b'

Narrowband(symbol level)

Wideband(chip level)Conventional Adaptive

Filters

Single User

Optimal(MLSE)

Decorrelator MMSE

Linear

ConventionalFirst Stage

DecorrelatingFirst Stage

Succ. Canc.First Stage

Multistage ReducedTree Search

NeuralNetworks

DecorrelatingDecisionFeedback

SuccessiveCancellation

DecisionFeedback

Non-linear

Sub-optimal

Multiuser

CDMA receivers

MUSO

Classification des récepteurs WCDMA

Détection conjointe

Annulation d ’interférences

SICPIC[Ojanperä98, chap5]

21


h(n)

Filtre de réception

AN

RakeReceiver

Estimation τi

τ1 τLτ i

y11

y ij

yKL

… ...

…

...

αi j

Powermeas Détecteur

Multi-Utilisateurs

Pilot

s(n)

sd(n)

Récepteur WCDMA multi-utilisateurs

Synchronisation

CombinaisonMP

y11

y ij

yKL

…

...

αi j

Estimation αij

…

...

1̂b

ib̂

Kb̂

[Ojanperä98, chap10]


bK

AKsK(t) User K

b2

s2(t) User 2A2

...

n(t)

b1

A1s1(t) User 1

+ +

τp

Finger p

yp (m)

τP

Finger P

yP (m)

τ1

Finger 1

y1(m)

s(n)

∫T

ik dttsts0 )()(R={ρki}, : Matrice de corrélation

ρki =

y=[y1, y2, …, yK]T

A= diag [A1, A2, …, AK]T

b=[b1, …, b1, b2,… , b2, …, bK]T

Modélisation du système WCDMA

l)L(kpnbAbAy p

M

pjj

jpjjppp +−=++= ∑≠=

1avec1

ρ

nRAby +=

22


� Dé-corrélateur :

� MMSE (Minimum Mean Square Error) :

� Propriétés :

ð Inversion de matrice : décomposition de Choleskyð Implantation complexeð L’inversion de matrice nécessite une précision de calcul élevéeð Solution MMSE moins sensible au bruit

nRAbyRT 11 ˆ −− +=→=

122][min −−

∈+=→−

×ARTTybE

KKRMσ

Récepteurs MUSO linéaires

[Moshavi96] [Koula00]

Rak

e re

ceiv

er

T

Estimation délais Calcul T

Com

bina

ison

M

P


� SIC: (Successive interferences cancellation)

Récepteurs MUSO non-linéaires (1)

KPPP >> ...21

[Moshavi96] [Koula00]

Rak

e R

ecei

ver

Sele

ct m

ax

Delay

Re-génération

Rak

e R

ecei

ver

Sele

ct m

ax

Delay +

s (n) 1̂b

2b̂

Rak

e R

ecei

ver

Sele

ct m

ax

Delay +ib̂

...

...

...

23


� PIC: (Parallel interferences cancellation)

Récepteurs MUSO non-linéaires (2)

Re-génération

Re-génération

Re-génération

Re-génération

Re-génération

+

Re-génération

+1,1c

+jc ,1

+Lc ,1

+1,Kc

+jKc ,

+LKc ,

Nb ,1̂

NKb ,ˆ

1,ˆ

−NKb

1,1̂ −Nb*

11α̂

*1ˆ jα

*1ˆ jα

*1ˆKα

*ˆKjα

*ˆKjα

Com

bina

ison

MP

s (n)

Com

bina

ison

MP

*ˆijα)( iji nc τ−

[Varanasi90][Ojanperä98, chap10]

Étage N


� Paramètres:� Nombre de canaux utilisateurs : K= 150� Nombre de MP : L = 4� Nombre d’échantillons par chip : Ns =4� Longueur du code : Nc=256� Débit symbole : Fs=1/T=15 Kbits/s

Complexité des récepteurs (1)

[Ojanperä98]

Opérations/s WCDMA Remarques

Conventionnel (MF) O[(4.Nc.Ns .K.L.)T] 36 G.op/s

PCG (MUD linéaire)(gradient conjugué préconditionné)

O[(12.I.N.(K.L.)²)T] 104 T. op/s Nombre d’itérations I=124

Taille de la fenêtre d’observation N=13

PIC (niveau symbole) O[(4.M.(K.L.)²)T] 43 G. op/s Nombre d’étages M=2

PIC (niveau chip) O[(8.M.Nc.Ns .K.L.)T] 147 G.op/s Nombre d’étages M=2

SIC (niveau chip) O[(8.M.Nc.Ns .K.L.)T] 73 G. op/s Nombre d’étages M=1

Adaptative MUD 138 G op/s Extrapolation à partir de [Teusher97]

24


s Estimation de la complexité au niveau du mobile [Becker99], [Jung99]

Complexité des récepteurs (2)

Taches Complexité (MIPS)

Filtres digitaux (mise en canal, RRC) 3600

Acquisition et synchronisation(trames, slots, estimation des délais)

1500

Rake receiver 650

Combinaison des MP 24

Estimation du canal 12

Turbo codage 52

Total 5 838


s Composants proposés :

s M-GOLD (infineon)s DSP Carmel 100 MHzs µC 32 bits TriCores ASIC :s Codage, décodage de sources Codage, décodage de canals Modulation, démodulation

s CS2000 (Chameleon) [Chameleon00]:

s Processeur reconfigurables performances : 24 Gops/s (16 bits)s modulation et démodulation de 50 canaux utilisateurs pour le cdma2000

Proposition d’implantation

25


s Utilisation d’un réseau d’antennes

s Objectifs : adapter les coefficients wi pour améliorer le SIR (modificationdu diagramme de rayonnement du réseau)

ðDiversité spatiale

Antennes adaptatives (1)

s Adaptation des coefficients par filtrage adaptatif

s Alternatives pour la détection multi-utilisateurset la réjection d’interférences

s Diversité en émission : émission sur plusieurs antennesð la station mobile reçoit l’information à travers différents canaux dont lesstatistiques d ’évanouissement sont différentes


)( Ltc τ+

)( 1τ+tcCombinaison MP

Filtre spatial

Antennes adaptatives (2)

� RAKE 2D : Combinaison de la diversité spatiale et des trajets

� Algorithme GSIC (Group Wise interference cancellation ) 3 antenness augmentation de la capacité de l ’ordre de 200%s complexité 21.7 à 43.4 G ops/s [Murotake00]

[Adachi98]

[Diouris95b]

[Diouris99]

26


Conclusions

s Station de baseð Contraintes architecturales : flexibilité

ü support des différents standards (compatible GSM, GPRS, EDGE)ü évolution du standard UMTS/IMT 2000

Ä Plate-Forme de conception composée de µP, DSP,logique reconfigurable [Rabaey00], [Gatherer00 ], [Rifaat99]

ð Utilisation de techniques de réception avancéesü détection multi-utilisateurs et suppression d’interférencesü antennes adaptativesÄ complexité élevée

Ø Augmentation de la capacité et de la taille des cellules


Conclusions

s Station mobileð Contraintes architecturalesü coûtü consommationü encombrement

ð Utilisation de techniques de réception mono-utilisateur classiques ouamélioréesü complexité plus faibleü séquences de code des autres utilisateurs non connues

faible

27


Travaux en cours

s Spécification et simulation fonctionnelle sous SPWü Bibliothèque (W)CDMAü Chaîne de communication MS-BSü Récepteur mono-utilisateur (RR, RRC, estimateurs) simplifiéü Récepteur WCDMA multi-utilisateur

s Estimation de la complexité des principaux blocss Adaptation au format de codage des donnéess Prototypage sur le processeur Lxü Optimisation du codeü Analyse de la configuration du Lx (ajout d'instructions, d'UF)ü Accélérateur reconfigurable


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