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FORMATION DJIBOUTI TELECOMS
MODULE DE CDMA
18 - 30 /10 /2008
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réseaux CDMA
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RESEAUX CDMA
ANIMATEUR
Antoine GNANSOUNOU
Formateur/Consultant en Réseaux Télécoms
Tél : (221) 869 03 12
E-mail : [email protected]
ESMT DAKAR
DOCUMENT REALISE PAR Dr AHMED KORA; ADAPTE PAR ANTOINE GNANSOUNOU
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Objectif :
Le participant à cette formation sera capable de décrire les architectures matérielle et fonctionnelles des systèmes de communications utilisant le CDMA
RESEAUX CDMA
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RESEAUX CDMA
� INTRODUCTION
� Chapitre 1: CDMA et évolution des Systèmes radio Mobile
� Chapitre 2 : Architecture et Chaine de communication
� Chapitre 3: Le contrôle de puissance
� Chapitre 4: La gestion de la mobilité et technique de diversité
� Chapitre 5: Les différents canaux
� Chapitre 6: Les zones de couverture
SOMMAIRE
Première Partie : Généralités sur le CDMA
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RESEAUX CDMA
� Chapitre 1 Concepts de planification du réseau CDMA
� Chapitre 2 Concepts d’optimisation du réseau CDMA
SOMMAIRE
Deuxième Partie :CONCEPTS DE PLANIFICATION ET D’OPTIMISATION DU RESEAU CDMA
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Première Partie :Généralités sur le CDMA
RESEAUX CDMA
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RESEAUX CDMA
Objectifs
Apres, cette présentation, Vous serez familiers avec:
� L’Evolution des Systèmes radio Mobile
� L’architecture et les techniques utilisées par le système CDMA: �Le codage source, le codage canal, l'entrelacement, l'embrouillage, l'étalement et la modulation etc.� Le contrôle de puissance, � La gestion de la mobilité (le Handoff) et le récepteur en râteau� F-PCH,F-PICH,F-SYNC H,F-FCH,FSCH,R-ACH,R-PICH� le code long, le code court et le code Walsh� Planification des numéros
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RESEAUX CDMA
�> INTRODUCTION
� Chapitre 1: CDMA et évolution des Systèmes radio Mobile
� Chapitre 2 : Chaine de communication
� Chapitre 3: Le contrôle de puissance
� Chapitre 4: La gestion de la mobilité et technique de diversité
� Chapitre 5: Les différents canaux
� Chapitre 6: Les zones de couverture
SOMMAIRE
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RESEAUX CDMA
Ericsson
MSCBSC
PSTN Packet
Network
Packet
NetworkPDSN
Architecture de réseau
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RESEAUX CDMA
GGGGéééénnnnéééérations successives de rrations successives de rrations successives de rrations successives de rééééseauxseauxseauxseaux1er Génération
1980s (analogique)2eme Génération
1990s (numérique)
3eme Génération Actuelle
(numérique)
3G fournit:� Solutions complètes de services intégrés � Large bande passante (High bandwidth )� Interface air unifiée � Meilleure efficacité spectrale
AMPS
De l’Analogique vers le Numérique
TACS
NMT
Autres
GSM
CDMA IS95
TDMA IS-136
PDC
UMTS WCDMA
CDMA 2000
TD-SCDMA
De la voix vers la Large Bande
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RESEAUX CDMA
CDMA : Terminologies et définitions [1]
� Le CDMA est le terme gLe CDMA est le terme gLe CDMA est le terme gLe CDMA est le terme géééénnnnéééérique qui drique qui drique qui drique qui déééécrit lcrit lcrit lcrit l’’’’interface air dinterface air dinterface air dinterface air d’’’’un run run run rééééseau sans fil basseau sans fil basseau sans fil basseau sans fil basééééla technologie dla technologie dla technologie dla technologie d’’’’accaccaccaccèèèès multiple bass multiple bass multiple bass multiple baséééé sur le code sur le code sur le code sur le code
� Le Le Le Le cdmaOnecdmaOnecdmaOnecdmaOne™™™™ est un nom commercial. Il se rapporte au systest un nom commercial. Il se rapporte au systest un nom commercial. Il se rapporte au systest un nom commercial. Il se rapporte au systèèèème complet IS me complet IS me complet IS me complet IS ----95 95 95 95 CDMA CDMA CDMA CDMA
� Le CDMA2000 est un identifiant de la Le CDMA2000 est un identifiant de la Le CDMA2000 est un identifiant de la Le CDMA2000 est un identifiant de la lalalala technologie de troisitechnologie de troisitechnologie de troisitechnologie de troisièèèème gme gme gme géééénnnnéééération qui ration qui ration qui ration qui est une est une est une est une éééévolution du CDMA offrant aux opvolution du CDMA offrant aux opvolution du CDMA offrant aux opvolution du CDMA offrant aux opéééérateurs possrateurs possrateurs possrateurs posséééédant le dant le dant le dant le cdmaonecdmaonecdmaonecdmaone de migrer de migrer de migrer de migrer au 3G. Le CDMA2000 supporte les rau 3G. Le CDMA2000 supporte les rau 3G. Le CDMA2000 supporte les rau 3G. Le CDMA2000 supporte les rééééseaux 2G existants (seaux 2G existants (seaux 2G existants (seaux 2G existants (cdmaOnecdmaOnecdmaOnecdmaOne, IS, IS, IS, IS----136 TDMA, 136 TDMA, 136 TDMA, 136 TDMA, or GSM). Ce standard est connu sous le nom qui lui a or GSM). Ce standard est connu sous le nom qui lui a or GSM). Ce standard est connu sous le nom qui lui a or GSM). Ce standard est connu sous le nom qui lui a ééééttttéééé donndonndonndonnéééé par lpar lpar lpar l’’’’IUT : IMTIUT : IMTIUT : IMTIUT : IMT----CDMA Multi porteuse (1X/3X). CDMA Multi porteuse (1X/3X). CDMA Multi porteuse (1X/3X). CDMA Multi porteuse (1X/3X).
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RESEAUX CDMA
CDMA : Terminologies et définitions [2]
Le CDMA2000 a été divisé en 2 phases.
� Les caractéristiques de la première phase sont définies dans le standard dénommé 1X.
�Terminée en juillet 1999, cette phase de CDMA2000 comporte les standards dénommés IS-2000 et le standard MC-1X de l’IUT .
�1X introduit un débit de 144 kbps en environnement mobile et les débits supérieurs en environnement fixe.
� La phase 2 du CDMA2000, démarquée par 3X, incorpore toutes les fonctionnalités de 1X, supporte tous les canaux de taille (5 MHz, 10 MHz, etc.), offre un débit pouvant aller à 2 Mbps permettant ainsi les fonctionnalités multimédia avancées
�W-CDMA est le nom identifiant le standard IMT-2000 du CDMA.
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� une plus grande capacité
� de meilleures performances face aux trajets multiples grâce à la diversité
� Plus faible puissance d ’émission = plus grande durée d’autonomie des batteries
� contrôle de puissance
� débit variable de transmission avec la détection de l’activité vocale
� possibilité du soft handoff
� possibilité du haut débit
� combat l’interférence d’accès multiple
RESEAUX CDMA
Pourquoi le CDMA [1]?
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RESEAUX CDMA
� Plus de bande passante permettant une nouvelle gamme d’applications!!
� Pour les consommateurs
� Vidéo à la demande , diffusion TV
� Appels Vidéo, clips vidéo - informations, musique, sports
� jeux, chat, services localisés …
� Pour les entreprises
� Télé travail à haut débit / accès VPN
� achats en ligne
�Vidéo conférence
� Information financière à temps réel
Pourquoi le CDMA [2] ?
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Qu’est ce que le CDMA ?
� Code Division Multiple Access (CDMA) est une technologie numérique dans laquelle la parole est convertie en signal numérique qui est transmis sous forme d’information radio à travers un réseau sans fil.
� Un code unique est attribué pour distinguer les différents appels permettant àplusieurs d’utiliser la bande au même moment sans trop d’interférence.
� Technologie qui attire bon nombre d’opérateurs de télécommunications
�Il a été commercialisé en 1995 et est devenu très rapidement un standard de l’IUT en 1999 pour la « troisième génération de système radio » ou 3G.
�Bon nombre d’opérateurs de télécommunication installe ou migrent vers un réseau 3G CDMA afin d’offrir plus de capacité pour le trafic voix et un haut débit de transmission de données.
RESEAUX CDMA
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RESEAUX CDMA
�Flexibilité du support pour plusieurs services
� Voix
� Messagerie – email, fax, etc.
� multimédia à moyen débit – accès Internet, éducationel
� multimédia à Haut débit – transfert de fichier, vidéo
� multimédia inter actif à Haut débit – vidéo téléconférence, télémédecine, etc
� possibilité du soft handoff
� Mobilité : plateformes quasi-stationnaires à grande vitesse
� Roaming global : ominiprésence, couverture continue
� Evolution des systèmes de deuxième génération
Qu’est ce le 3 G?
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RESEAUX CDMA
Premier vers le 3 G : CDMA2000 � Puisque CDMA2000 est une évolution directe de la génération précédente de systèmes prouvés de CDMA, il fournit le plus rapide, le plus facile de la plupart des processus d’acquisitions des services 3G. � Tandis que toutes les technologies 3G (CDMA2000, WCDMA et TD-SCDMA) peuvent être viables, CDMA2000 est beaucoup plus loin en avant en termes de développement de produit, déploiement commercial et acceptation sur le marché.� Les premiers réseaux CDMA2000 commerciaux ont été lancés en Coréedu Sud début 2001 et fournissent déjà le service à plus d'un million d'abonnés.
Une gamme étendue et croissante de combinés et d'infrastructure systèmes de réseau CDMA2000 sont maintenant dans la production de masse et gagnant des économies d'échelle.
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RESEAUX CDMA
Standards 3G�Les standards 3G sont mis au point par IUT sous le nom IMT-2000.� L’ IMT-2000 a pour objectif d’harmoniser les systèmes 3G à travers le monde pour faciliter le Global Roaming.
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RESEAUX CDMA
Schémas de mise à jour des Technologies 2G
IS-95 IS-136 & PDCGSM-
EDGE
GPRS
HSCSDIS-95B
Cdma2000-1xRTT
Cdma2000-1xEV,DV,DO
Cdma2000-3xRTT
W-CDMA
EDGE
TD-SCDMA
2G
3G
2.5G
3GPP3GPP2
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RESEAUX CDMA
cdmaOnecdmaOne
GSMGSM
TDMA TDMA
2G
PDC PDC
CDMA2000
1x
CDMA2000
1x
Première étape au 3G
GPRSGPRS 90%
10%
Evolution des systèmes mobiles au 3G- Elle est liée à la capacité, aux débits ,plus faible coût
EDGEEDGE
WCDMAWCDMA
CDMA2000
1x EV/DV
CDMA2000
1x EV/DV
3G phase 1 3G
3GPP Core
Network
CDMA2000
1x EV/DO
CDMA2000
1x EV/DO
HSDPAHSDPA
Partage du marché escompté
EDGE
Evolution
EDGE
Evolution
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RESEAUX CDMA
Japan Europe/ Parties d’ Asie Amerique/ Parties d’ Asie
1ére Gen TACS NMT/TACS/autre AMPS
2è Gen PDC GSM TDMA CDMA
3è Gen EDGE cdma2000W-CDMA/UMTS
Au lieu de résoudre les disparités du 2G via le 3G, on continuera à avoir le W-CDMA et le cdma2000 comme deux réseaux séparés. Il constitueron une implémentation optionnelle dans les spécifications des standards du 3G. Les terminaux 3G de base devront supporter l’un ou l’autre. Ceux qui supportent les deux permettront de basculer de l’un à l’autre.
cdma2000
Evolution des Standards au 3G à travers le monde (2)
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RESEAUX CDMA
Standards au 3G
Système 3G
CDMA2000
3GPP2
mode FDD
WCDMA
3GPP
mode FDD
TD-SCDMA
CWTS
mode TDD
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RESEAUX CDMA
Comparaison entre les Standards du 3G
WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA
Type du récepteur Râteau Râteau Râteau
Contrôle de puissance
en boucle fermée
Supporté Supporté Supporté
Handoff Souple/Dur Souple/Dur Souple/Dur
Mode de démodulation Cohérent Cohérent Cohérent
Débit en chip (Mcps)
3.84 N*1.2288 1.28
Modes de la transmission endiversité
TSTD, STTD
FBTD
OTD, STS Non
Mode de Synchronisation Asynchrone Synchrone Asynchrone
Réseau coeur GSM MAP ANSI-41 GSM MAP
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RESEAUX CDMA
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RESEAUX CDMA
Architecture (Basic) de system CDMA2000-1xEVDO SystemBTS: Base Station, crée une celluleBSC: Base Station Controller, controle le roaming et l’allocation de canal parmi les BSTs. Il considéré
comme le controleur de la partie radio du réseau (RNC).MSC: Mobile Switching Center, est chargé des fonctions de commutation téléphonique et est toujours
connecté au réseau SS7.PDSN: Packet Data Serving Node, maintien la communication IP entre tous les réseaux mobiles et le
réseaux de données (PDN: Packet Data Network), qu’est Internet dans ce diagramme.
Remarque : Pour la simplicité, seule l’architecture du cdma 2000 fera l’objet du reste de notre étude
Architecture d’un réseau 3G CDMA
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RESEAUX CDMA
� INTRODUCTION
�> Chapitre 1: CDMA et évolution des Systèmes radio Mobile
� Chapitre 2 : Chaine de communication
� Chapitre 3: Le contrôle de puissance
� Chapitre 4: La gestion de la mobilité et technique de diversité
� Chapitre 5: Les différents canaux
� Chapitre 6: Les zones de couverture
SOMMAIRE
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RESEAUX CDMA
CDMA2000 : évolution au 3G
ISISISIS----95B95B95B95B
ISISISIS----95B95B95B95B
Utilise des codes de canal multiple
Débit pouvant atteindre 64kbps
Plusieurs operateurs sont allés
directement au 1xRTT
CDMACDMACDMACDMA
ISISISIS----95A95A95A95A
ISISISIS----95A95A95A95A
14.4 kbps
Coeur de
réseau
réutilisé dans
le
CDMA2000
1xRTT1xRTT1xRTT1xRTT
CDMA2000 1xRTT: single carrier RTTCDMA2000 1xRTT: single carrier RTTCDMA2000 1xRTT: single carrier RTTCDMA2000 1xRTT: single carrier RTT
Première phase pour évoluer au CDMA2000
Coexistence facile avec l’interface air de IS-
95A
Release 0 - max 144 kbps
Release A – max 384 kbps
Même cœur de réseau que IS-95
1xEV1xEV1xEV1xEV----DODODODO
CDMA2000 1xEVCDMA2000 1xEVCDMA2000 1xEVCDMA2000 1xEV----DO: Evolved Data Optimised DO: Evolved Data Optimised DO: Evolved Data Optimised DO: Evolved Data Optimised
Phase 3 vers le CDMA2000
Version standardisé de Qualcomm High Data Rate (HDR)
Ajout d’un du TDMA components
Débit élevé et asymétrique
Les débits au delà de 2Mbps sont classés dans le “3G”
Utilise une nouvelle ou une bande spectrale existante
1xEV1xEV1xEV1xEV----DVDVDVDVCDMA2000CDMA2000CDMA2000CDMA2000
3xRTT3xRTT3xRTT3xRTT
CDMA2000 1x Evolved DVCDMA2000 1x Evolved DVCDMA2000 1x Evolved DVCDMA2000 1x Evolved DV
Phase 4 dans l’évolution au CDMA2000
Débits pouvant aller à 5Mbps et (mieux que
3xRTT!)
.
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RESEAUX CDMA
IS-95A
Le CDMA était commercialisé par l’introduction en 1995 de l’IS-95A ou cdmaOne. L’IS-95A, basé sur le CDMA, appartient au standard de communication mobile de la seconde génération (2G). Les aspects clés de ce standard sont les suivants:� peut supporter jusqu’à 14.4 kbps� IS-95A est exclusivement pour la commutation de circuit-voix � utilisation de codeur de canal convolutionel� la technique de modulation utilisé est le BPSK
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RESEAUX CDMA
IS-95B
L’IS-95B ou cdmaOne est une version évoluée de l’IS-95A et classé dans les 2.5G. L’IS-95B conserve la couche physique de l’IS-95A, mais améliore la couche MAC pour offrir des services à haut débit. Les aspects clés de ce standard sont les suivants :
� Débit théorique pouvant atteindre 115 kbps, mais le débit réel généralement obtenu est de l’ordre 64 kbps
� des codes Walsh et séquences PN additionnels, permettant au mobile d’être assigné jusqu’à 8 codes canal simultanément pour obtenir un débit plus élevé
� Codage de canal convolutionel
� Technique de modulation utilisé : BPSK
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RESEAUX CDMA
� La technologie de CDMA2000 1X supporte à la fois le service de voix et de données au travers d'un canal standard (1X) de CDMA, et fournit beaucoup d'avantages en terme de performance par rapport à d'autres technologies.
�D'abord, elle fournit jusqu’à deux fois la capacité des systèmes précédent du CDMA (avec de plus grands gains encore au-dessus de TDMA et de GSM), aidant às’adapter à la croissance continue des services de voix aussi bien que de nouveaux services sans fil d'Internet.� En second lieu, elle fournit des débits maximaux de 153 kbps (et promet atteindre 307 kbps à l'avenir), sans sacrifier la capacité de voix pour des possibilités de données.
� Les téléphones de CDMA2000 1X comportent également de plus longues périodes de veille. Et parce qu'il est compatible avec une technologie plus ancienne de CDMA, CDMA2000 1X fournit un chemin facile et accessible de mise à niveau pour des opérateurs et les consommateurs.
CDMA2000 1X pour la Voix et les Données
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RESEAUX CDMA
�Le dLe dLe dLe déééébit thbit thbit thbit thééééorique supportorique supportorique supportorique supportéééé est de 307 kbps mais le dest de 307 kbps mais le dest de 307 kbps mais le dest de 307 kbps mais le déééébit rbit rbit rbit rééééel obtenu est de 144 el obtenu est de 144 el obtenu est de 144 el obtenu est de 144 kbpskbpskbpskbps� llll’’’’introduction de Qintroduction de Qintroduction de Qintroduction de Q----PCH de CDMA 2000 permet au mobile dPCH de CDMA 2000 permet au mobile dPCH de CDMA 2000 permet au mobile dPCH de CDMA 2000 permet au mobile d’’’’êreêreêreêre renseignrenseignrenseignrenseignéééé sur le sur le sur le sur le besoin de superviser le Fbesoin de superviser le Fbesoin de superviser le Fbesoin de superviser le F----CCCH et le Paging du canal, pour augmenter lCCCH et le Paging du canal, pour augmenter lCCCH et le Paging du canal, pour augmenter lCCCH et le Paging du canal, pour augmenter l’’’’autonomie autonomie autonomie autonomie de la batteriede la batteriede la batteriede la batterie� Introduction de Configurations Radio Introduction de Configurations Radio Introduction de Configurations Radio Introduction de Configurations Radio –––– les paramles paramles paramles paramèèèètres tels que le dtres tels que le dtres tels que le dtres tels que le déééébit, les bit, les bit, les bit, les techniques de modulation et le taux dtechniques de modulation et le taux dtechniques de modulation et le taux dtechniques de modulation et le taux d’é’é’é’étalement caracttalement caracttalement caracttalement caractéééérisent les formats de risent les formats de risent les formats de risent les formats de transmission. Les transmission. Les transmission. Les transmission. Les RCsRCsRCsRCs aident aident aident aident àààà offrir des doffrir des doffrir des doffrir des déééébits additionnels.bits additionnels.bits additionnels.bits additionnels.� les bits de contrôle dles bits de contrôle dles bits de contrôle dles bits de contrôle d’’’’erreur (erreur (erreur (erreur (QualityQualityQualityQuality and and and and ErasureErasureErasureErasure indicatorindicatorindicatorindicator bits : QIB and EIB) sur bits : QIB and EIB) sur bits : QIB and EIB) sur bits : QIB and EIB) sur canal de contrôle de puissance descendant. Ceci renseigne la BS canal de contrôle de puissance descendant. Ceci renseigne la BS canal de contrôle de puissance descendant. Ceci renseigne la BS canal de contrôle de puissance descendant. Ceci renseigne la BS des trames des trames des trames des trames erronerronerronerronéééées ou perdues au niveau de la station mobile pour ques ou perdues au niveau de la station mobile pour ques ou perdues au niveau de la station mobile pour ques ou perdues au niveau de la station mobile pour qu’’’’elles soient retransmiseselles soient retransmiseselles soient retransmiseselles soient retransmises� Techniques de codage utilisTechniques de codage utilisTechniques de codage utilisTechniques de codage utiliséééées : es : es : es : ConvolutionelConvolutionelConvolutionelConvolutionel et codage turboet codage turboet codage turboet codage turbo� la technique de modulation utilisla technique de modulation utilisla technique de modulation utilisla technique de modulation utiliséééée est le QPSKe est le QPSKe est le QPSKe est le QPSK
CDMA 2000 1X
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RESEAUX CDMA
CDMA 2000 3X
� Offre de débit jusqu’à 2 Mbps
� Utilise trois standards avec des canaux de 1.25 MHz
�Utilise la technique de codage Convolutionel ou Turbo
� Utilise la technique de modulation QPSK
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RESEAUX CDMA
� 1x EV-DO veut dire 1xRTT Evolution for high-speed integrated Data Only
� La norme 1xEV-DO consiste à utiliser un réseau IP pour fournir un moyen ultra rapide d’assurer divers services de transmission de données.
� Pour ceux qui veulent des services à haut débit ou de données de capacité plus élevée, une version dite optimisation de données appelé 1xEV-DO de CDMA2000 fournit à des débits optimaux de plus de 2 Mbps avec une sortie moyenne de plus de 700 kbps - comparables aux services du câble DSL et suffisamment rapide pour supporter même les applications exigeantes telles que les téléchargements vidéo et des dossiers volumineux.
� CDMA2000 1xEV-DO fournit des services de données de l’ordre du méga-octetpour les plus bas coûts, un facteur de plus en plus important pendant que l'utilisation sans fil d'Internet se développe au niveau des populations de masse.
1X EV-DO: données à haut débit
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RESEAUX CDMA
� Supporte jusqu’à 2.4 Mbps
� Pas de backward-compatibility avec CDMA 2000
� Inclus deux modes interopérable: un mode intégré 1x optimisé pour la voix et le débit du support, et le mode 1xEV optimisé pour des accès hauts débits aux données et à l’internet
� Offre de débit adapté conformément aux conditions du canal
� Modulation et codage adaptatif
� Sélection radio via la diversité
� Utilise plusieurs formats de modulation (QPSK, 8-PSK, 16-QAM)
1X EV-DO
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RESEAUX CDMA
�1xRTT Evolution for high-speed integrated Data and Voice
�Voix et haut débit de données sur une même porteuse
� Compatible avec le CDMA2000 1X
� 3.1 Mbps de paquets de données
1X EV-DV
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RESEAUX CDMA
Après 3G ?
Ho
rs
Ca
mp
us
Fixe
mobile
Voiture
Da
ns
leC
am
pu
s
Fixe
mobile
Mobilité
CD
MA
20
00
1X
EV
-D
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-CD
MA
Hip
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AN
2
80
2.1
1a
, g LAN8
02
.11
b
Wireless Local Area Network (WLAN)
• Campus et sites Publiques ou Privées
• Applications d’Enterprise, voix et extension de réseaux de données
• Bande libre
Wireless Local Area Network (WLAN)
• Campus et sites Publiques ou Privées
• Applications d’Enterprise, voix et extension de réseaux de données
• Bande libre
>3G
Mbps1 10 1000.1
CD
MA
20
00
1X
GS
M/G
PR
S
DECT
Bluetooth
Wireless Wide Area Network
(WWAN)
• Métro/ aires géographiques
• Disponibilité des services
• Connectivité avec les réseaux privés
Wireless Wide Area Network
(WWAN)
• Métro/ aires géographiques
• Disponibilité des services
• Connectivité avec les réseaux privés
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RESEAUX CDMA
3,5 G ?
� Le 3.5G or HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) est une version améliorée et future génération intermédiaire de l’UMTS (3G).
� Il a pris en comte les technologies de l’interface Air et accroit l’efficacité spectrale lui permettant de supporter un débit de l’ordre de 30 Mbps.
�3.5G introduit plusieurs nouvelles innovations qui amélioreront la technologie UMTS à l’avenir. En fait, 1xEV-DV supporte déjà la plupart des innovations qui seront pourvues dans 3.5G. Cela comprend entre autre:
� Modulation et codage adaptatif
� compatibilité Backward avec 3G
� Amélioration de l’interface air
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RESEAUX CDMA
� Aussi connu comme ‘Mobile large bande partout’� ‘MAGIC’
� Mobile Multimedia Communication (Communication Mobile Multimedia)� Anywhere, Anytime with Anyone (Partout, à tout moment avec n’importe qui) � Global Mobility Support (mobilité globale) � Integrated Wireless Solution (solution sans fil intégré)� Customized Personal Service (service client personnalisé)
� Selon le Forum du Mobile 4G, plus de 400 milliards de dollars seront investis dans les projets mobiles 4G en 2008.
4G : connexion n’importe quand et n’importe où
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RESEAUX CDMA
4G : haut débit
�Transmission à 20 Mbps
� 2000 fois plus rapide que le débit du mobile
� 10 fois plus rapide que le débit max du mobile large band 3G
� 10-20 fois plus rapide en comparaison avec les standards des services ADSL.
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RESEAUX CDMA
W-CDMA Versus cdma2000Parameter W-CDMA cdma2000
Carrier spacing 5 MHz 3.75 MHz
Chip rate 4.096 MHz 3.6864 MHz
Data modulation BPSK FW – QPSK; RV - BPSK
Spreading Complex (OQPSK) Complex (OQPSK)
Power control frequency 1500 Hz 800 Hz
Variable data rate implement. Variable SF; multicode Repet., puncturing, multicode
Frame duration 10 ms 20 ms (also 5, 30, 40)
Coding Turbo and convolutional Turbo and convolutional
Base stations synchronized? Asynchronous Synchronous
Base station acquisition/detect 3 step; slot, frame, code Time shifted PN correlation
Forward link pilot TDM dedicated pilot CDM common pilot
Antenna beam forming TDM dedicated pilot Auxiliary pilot
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RESEAUX CDMA
� INTRODUCTION
� Chapitre 1: CDMA et évolution des Systèmes radio Mobile
� Chapitre 2 : Architecture et chaine de communication
� Chapitre 3: Le contrôle de puissance
� Chapitre 4: La gestion de la mobilité et technique de diversité
� Chapitre 5: Les différents canaux
� Chapitre 6: Les zones de couverture
SOMMAIRE
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RESEAUX CDMA
Structure d’un cdma2000
LE
MIP HA
AAA
PDSN/FA
Abis
BTS
A10/A11
Um
V5
LEV5Optical
FiberSoftsite
Um
Remote Model
Abis
E1/STM-1
Module
RAC6610
BTS
BTS
SMC
Abis
FWT
INTERNET
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RESEAUX CDMA
Bandes de fréquences allouées au CDMA2000� Bande de classe 5
La fréquence d’émission pour la station de base est calculée par F=460+(N-1)*0.025Où N désigne le numéro du canal CDMA
461.930-465.110451.930-455.1101070-1229ValideC
426.125-429.3¢0416.125-419.350717-846ValideF
422.300-425.225412.300-415.225564-681ValideE
460.625-484.175450.625-454.17526-168ValideB
462.625-465.850452.625-455.850106-235ValideD
463.625-486.850453.625-456.850146-275ValideA
Pour la Station de BasePour la Station Mobile
Numéro du canalCDMA
Validité du canalCDMA
BlockDésignatif
Bande de Fréquence d’émission (MHz)
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RESEAUX CDMA
Bandes de fréquences allouées au CDMA2000
892.170-893.310847170-848310739-777valideB’(2,5MHZ)
890.670-890.820845.670-845.820689-694ValideA'(1 5MHz)
880.680-889.320835.680-844.320356-644ValideB(10MHz)
870.030-879.330825.030-834.3301-311ValideA(1OMHz)
MobileCDMApour CDMADésignatif
Pour Ia Station de BasePour la StationNuméro du canalValidité du canalBlock
Bande de Fréquence d’émission (MHz)
� Bande de classe 0
La fréquence d’émission pour la station de base est calculée par F=870+N*0.03Où N désigne le numéro du canal CDMA
46
RESEAUX CDMA
Bandes de fréquences allouées au CDMA2000� Bande de classe 1
La fréquence d’émission pour la station de base est calculée par F=1930+N*0.05Où N désigne le numéro du canal CDMA
1976 250-1998 7501896 250-1908 7509251175ValideC(15MHZ)
1971.250-1973.7501891 250-1893 750825-875ValideF(5MHz)
1966.250-19687501886.250-1888750725-775ValideE(5MHz)
1951.250.1963.7501871.250.1883.750425-675ValideB(15MHz)
1946.250-1948.7501666,250.1868 750325-375ValideD(5MHz)
1931 250-1943 7501851.250.1863 75025-275ValideA(15MHZ)
Pour la Station do BasePour la Station Mobile
Numéro du canalCDMA
Validité du canalCDMA
BlockDésignatif
Bande de Fréquence d’émission (MHz)
47
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
Chaîne de la communication
InterleavingCodage Source
Convolution&
Entrelacement
Embrouillage étalement Modulation émission RF
Décodage Source
deinterleavingDé convolution
&Dé-entrelacement
De-embrouillage Désétalement Démodulation RéceptionRF
48
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
Terminologies
� Bit, Symbole, Chip:� Bit: donnée entrante qui contient l'information� Symbole: sortie de convolution, de codage, et du block d'entrelacement� Chip: sortie de l'étalement
� Gain de Traitement (Processing Gain)� Gain de Traitement: le rapport du taux de chips au taux de bits.� Le gain de traitement dans le système IS-95 est 128, à peu près 21dB.
� Sens Descendant (Forward direction): le chemin d'information de la station de base vers la station mobile (MS)
� Sens Montant (Reverse direction): le chemin d'information de la station mobile (MS) vers la station de base.
49
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
Chaîne de la communication: codage de source
� Vocodeur:�8K QCELP � 13K QCELP �EVRC
� Caractéristiques : Optimisation de la bande vocale
Dans un appel duplex typique, le rapport de l'information utile est Inferieur à 35%. Pour optimiser l’utilisation des ressources et la consommation d'énergie, la station de base réduit la puissance transmise
50
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
Chaîne de la communication : codage de canal
� Le Code de convolution ou le TURBO code est utilisé dans le codage canal.� Longueur de contrainte (Constraint length) z nombre de registres a décalage + 1 (shift register number+1).� Efficacité de codage (Encoding efficiency) = Nombre total de Bits à l'entrée / Nombre total de Symboles à la sortie (total Input bits / total output symboles)
Exemple de Codeur convolutif : codeur convolutif systématique
récursif (RSC) de mémoire d’ordre 2 et de rendement 1/2
51
RESEAUX CDMA
Chaîne de la communication : Entrelacement
1 2 873 64 5
1 2 873 64 5
1 2 873 64 5
1 2 873 64 5
1 2 873 64 5
1 2 873 64 5
1 2 873 64 51 2 873 64 51 2 873 64 5
1 2 873 64 5
1 1 111 11 1
2 2222
7 7 777 77 7
6 6 666 66 6
3 3 333 33 3
4 4 444 44 4
1 2 873 64 51 2 873 64 55 5 555 55 5
8 8 888 88 8E
ntre
lacem
ent
2 2 2
52
RESEAUX CDMA
Chaîne de la communication : Embrouillage (M)
� Deux points sont importants :�Le nombre maximal de registres à décalage (N) � Masque
� La période de la séquence à la sortie est = 2N-1 bits� Uniquement l'offset de la séquence sera changé quand le masque est changé� PN représente la séquence de Bruit Pseudo-aléatoire (Pseudorandom Noise)
Out
0 0 1
1 1 0
53
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
Les codes : codes courts
� Le code court est la séquence de PN avec une période de 215 chips : les différents secteurs sont distingués par des séquences avec divers offset de temps� L'offset minimal de la séquence PN utilisée est 64 chips, 512 PN offsets sont disponibles pour identifier les secteurs CDMA (215/64=512)
PNa
PNc
PNb
54
RESEAUX CDMA
Les codes : codes longs
� Le code long est une séquence PN avec une période de 242-1 chips� Les fonctions du code long:
�Embrouillage du canal CDMA dans le sons descendant (Forward) � Contrôle de l'insertion du bit de control de puissance� Etalement de l'information sur le canal CDMA dans le sens montant (Reverse) pour identifier les différents stations mobiles (MS).
55
RESEAUX CDMA
Les codes : codes Walsh
� Les Codes Walsh constituent un exemple de code orthogonaux� Dans le sens descendant, chaque symbole est étalé avec un Walsh code.� Le Walsh code est utilisé pour distinguer les utilisateurs dans le lien descendent (forward link).� Pour IS95A/B, dans le sens montant (Reverse), chaque 6 symboles correspondent A un Walsh code. Par exemple, si le symbole à l'entrée est 110011, la sortie après étalement sera W51
64 (110011=51).� La fonction Walsh d'ordre 64 est utilisée comme une fonction d'étalement, et chaque Walsh code est orthogonal aux autres.� Le Walsh code peut être représenté avec Wi m ; avec l'ième (ligne) est la position et m est l’ordre. Par exemple, W2
4 signifie le code 0101 dans la matrice W4
W 2n=W n W n
W n W n
W 1=0
W 2=0 0
0 1
W 4 =
0 00 1
0 00 1
0 00 1
Walsh code
1 1
1 0
56
RESEAUX CDMA
Méthodes d’accès multiples
Allocation d’une bande pour l’appel (Ex: AMPS,TACS)
Certaines fréquences, intervalle de temps (Ex: GSM,DAMPS)
Tous les utilisateurs transmettent simultanément àla même fréquence mais avec des codes uniques différents (Ex: WCDMA, CDMA2000)
57
RESEAUX CDMA
Notion de corrélation
(a)
(b)
Corrélation 100% donc les
fonctions sont parallèles
Corrélation 0% donc les
fonctions sont orthogonales
+1
-1
+1
-1
+1
-1
+1
58
RESEAUX CDMA
Fonctions orthogonales
Les fonctions orthogonales ont une corrélation qui est égale à zéro. Deux Séquences binaires sont orthogonales si le résultat de leur "XOR" contient un nombre de 1 qui est égal au nombre de 0.
0000
0101
0101
Exemple:
1010
0101
1111
59
RESEAUX CDMA
Exemples de code CDMA
60
RESEAUX CDMA
Notes:1) Pour un débit chip fixe, le débit désiré de l’informationdétermine la longueur de la séquence du codeet par conséquent le gain
2) Si un code est utilisé, aucun autre code situé sur le même chemin aboutissant à la racine ou au delà ne pourrait plus être utilisé.3) Tous les codes situés sur l’arbre sont
des séquences de codes Walsh Séquences.
Cd, i sélectionné de l’arbre ci dessous
Codes Variables Orthogonaux distribués
W01 =0
W02 =00
W12 =01
W04 =0000
W24 =0011
W14 =0101
W34 =0110
W08 =00000000
W48 =00001111
W28 =00110011
W68 =00111100
W18 =01010101
W58 =01011010
W38 =01100110
W78 =01101001
( W016 ,W
816)
( W416 ,W12
16 )
( W216 ,W14
16 )
( W616 ,W14
16 )
( W116 ,W
916 )
( W516 ,W
1316 )
( W316 ,W
1116 )
( W716 ,W15
16 )
64
48
16
32
12
9600 19200 38400 76800 153600 307200 614400
61
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
Récupération de l’information
1 0 0 1 1+1
-1
Données Rx 1001 0110 0110 1001 10010110 0110 0110 0110 01101111 0000 0000 1111 1111
Code Correct
? ? ? ? ?
Données Rx 1001 0110 0110 1001 10010101 0101 0101 0101 01011100 0011 0011 1100 1100
Code Incorrect
62
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
CRCencodertail bits
Convolutionalor Turbo Coder
symbolrepetition
symbolpuncture
blockinterleaver
modulation symbol
C
channel bits
Bits/
Trame
16
40 80
172
350
744
15123048
6120
Bits
Du CRC
6
68
12
16
16
1616
16
Fanion
bits
8
8
88
8
8
8
88
Débit
kbps
1.5
2.74.8
9.6
19.2
38.476.8
153.6
307.2
Rendement du
Code
1/4
1/41/4
1/4
1/4
1/41/4
1/4
1/2
Répétition
16
8
42
1
1
11
1
supprimé
1 of 5
1 of 9rien
rien
rien
rien
rienrien
rien
Symboles
15361536
1536
1536
1536
3072 6144
12288
12288
Structure de la trame en liaison montante du cdma2000
63
RESEAUX CDMA
Structure de la trame en liaison descendante du cdma2000
CRCencodertail bits
Convolutionalor Turbo Coder
symbolrepetition
symbolpuncture
blockinterleaver
modulation symbol
channel bits
Bits/
Trame
21
55 125
267
552
1128
22804584
9192
20712
Bits CRC
6
8
1012
16
16
16
1616
16
Fanion
bits
8
8
88
8
8
8
88
8
Débit
kbps
1.8
3.67.2
14.4
28.8
57.6115.2
230.4
460.8
1036.8
Rendement
du Code
1/2
1/21/2
1/2
1/2
1/21/2
1/2
1/2
1/2
Répétition
8
4
21
1
1
11
1
1
Supprimé
rien
rienrien
rien
rien
rien
rien rien
rien
2 sur 18
Symboles
576576
576
576
1152
2304 4608
9216
18432
36864
64
RESEAUX CDMA
Processus d’appel : pilote
Le mobile tout d’abord utilise le canal pilote pour � l’acquisition initiale� l’estimation du canal � la détection des différents trajets pour le récepteur rake� les différents handoffs
Pilot Ch
65
RESEAUX CDMA
Processus d’appel : synchronisation
Le canal pilote est transmis à tout moment par la station de base. Le MS l’utilise pour accéder au canal de synch afin de se � se synchroniser en temps au système CDMA� Obtenir les paramètres de configuration comme le Network Identifier (NID)� le décalage des séquences pilotes PN � l’état du code long � le canal de pagination � le débit
Sync Ch
66
RESEAUX CDMA
Processus d’appel : pagination
Le MS décode le canal de pagination à partir de l’information reçu du canal de synchronisation. Le canal de pagination permet d’obtenir :� le message d’entête : paramètres du système, paramètres d’accès, liste des voisins, liste des canaux� les messages dédiés au mobile: SMS, requêtes de paging
Paging Ch
67
RESEAUX CDMA
Processus d’appel : accès
Le MS utilise le canal d’accès pour initier un appel ou répondre à une recherche.Le canal d’accès est utilisé de manière aléatoire.
Access Ch
68
RESEAUX CDMA
Processus d’appel : trafic
�La station de base assigne au terminal mobile un canal de trafic dans les sens montants et descendants lors d’une conversation
� Le canal de trafic transmet l’information de trafic et la signalisation
� Lorsque le mobile est sur le canal de trafic, il n’écoute pas le canal de pagination ni ne l’utilise
69
RESEAUX CDMA
Canal physique du cdma2000 1x
Reverse Link
Base
Station
Base
Station
Mobille
Station Mobille
Station
Pilot (F-PICH)
Sync (F-SYNC)
Paging
Fundamental (F-FCH)
Supplemental (F-SCH)
Quick Paging (F-QPCH)
Pilot (R-PICH)
Access (R-ACH)
Fundamental (R-FCH)
Supplemental (R-SCH)
Forward Link
70
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
� INTRODUCTION
� Chapitre 1: CDMA et évolution des Systèmes radio Mobile
� Chapitre 2 : Architecture et chaine de communication
�> Chapitre 3: Le contrôle de puissance
� Chapitre 4: La gestion de la mobilité et technique de diversité
� Chapitre 5: Les différents canaux
� Chapitre 6: Les zones de couverture
SOMMAIRE
71
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
Algorithmes de contrôle de puissance
� Le contrôle de puissance permet d’optimiser la capacité. Il veille à ce que chaque utilisateur émette avec une puissance ou un rapport signal sur bruit suffisant pour garantir un taux fixé d’erreur par trame (FER). On distingue deux types de contrôle de puissance.
� Le contrôle de puissance en boucle ouverte où la puissance d’émission du mobile est déterminée par la puissance du signal pilote reçu
� Le contrôle de puissance en boucle fermée permet à la station de base de contrôler le niveau de puissance du mobile via la qualité de l’information reçue.
72
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
Contrôle de puissance: Phénomène du proche ou loin mobilité
A B
ωωωω
P(ωωωω)
ωωωω
P(ωωωω)
ωωωω
P(ωωωω)
ωωωω
P(ωωωω)
Puissance reçue de A.
Puissance reçue de B.
ωωωω
P(ωωωω)
Puissance émie par A
Total reçu
A::::récupération avec succès
B::::récupération échouée
Désétalement
Puissance émie par B
73
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
Après Contrôle de puissance: Phénomène du proche ou loin mobilité
ωωωω
P(ωωωω)
ωωωω
P(ωωωω)
ωωωω
P(ωωωω)
ωωωω
P(ωωωω)
ωωωω
P(ωωωω)
A diminue sa puissance
A B
Désétalement
Puissance émie par A
Puissance émie par B
A::::récupération avec succès
B::::récupération avec succès
Total reçu
74
RESEAUX CDMAPhénomène du proche ou loin mobilité
�Deux problèmes fatals dans le système CDMA.
� Problème de Proche/Loin: l’usager proche de la BTS bloquera l’usager loin de la BTS.
� Limitation par l’interférence: capacité du système est liée à son bruit total.
� Le contrôle de puissance est adopté pour résoudre ces problèmes dans le système CDMA.
� Règles de contrôle de puissance
� Assurer que le signal peut satisfaire les besoins du seuil de démodulation quand il atteint le récepteur après transmission dans l’air.
� La puissance d’émission du MS proche de la BTS est inférieure àcelle du MS loin de la BTS ou dans une zone de fading.
75
RESEAUX CDMA
Contrôle de puissance
� Control de la puissance montante�Boucle ouverte de control de puissance� Boucle fermée de control de puissance-Boucle interne: 800 Hz-Boucle externe
� Control de puissance Descendante �Modes de transmission de message:
- Transmission a seuil- Transmission périodique
�Boucle fermée de control de puissance
76
RESEAUX CDMA
Contrôle de puissance inverse en boucle ouverte (sens montant)
�La puissance d’émission exigée par la station mobile (MS) estdéterminée par les facteurs suivants:
�Distance a la station de base� Charge de la cellule� Circonstances de codage de canaux
� La puissance d’émission de la station mobile est relative à l’énergie reçue
BTSMobile
boucle ouverte de contrôle de puissance Inverse(sens montant)
BTS
BTS
Puissance d’émission
77
RESEAUX CDMA
Contrôle de puissance inverse en boucle fermée (sens montant)
BTS
(Power Control ) Bit
Valeur de Eb/NtValeur de FER
Boucle interne
Boucle externe
Changement de la
valeur Eb/Nt
BSC
BTS
78
RESEAUX CDMA
Contrôle de puissance dans le sens descendant
Mode de Transmission du Message
� MS mesure la qualité de trames et informe la BTS du résultat mode seuil ou mode périodique). La station de base détermine s’il faut changer la puissance d'émission ou pas.
� Dans le système de IS-95, le contrôle de puissance dans le sens descendant est lent mais dans le système CDMA2000, il est rapide.
79
RESEAUX CDMA
Contrôle de puissance dans le sens descendant en boucle fermée
En comparant avec le système IS-95, dans CDMA2000 lecontrôle de puissance dans le sens descendant est plus rapide.
Bit de Contrôle de puissance
Valeur Eb/Nt
BTS
80
RESEAUX CDMA
� INTRODUCTION
� Chapitre 1: CDMA et évolution des Systèmes radio Mobile
� Chapitre 2 : Architecture et chaine de communication
� Chapitre 3: Le contrôle de puissance
� Chapitre 4: La gestion de la mobilité et technique de diversité
� Chapitre 5: Les différents canaux
� Chapitre 6: Les zones de couverture
SOMMAIRE
81
RESEAUX CDMA
Gestion de la mobilité
Le système CDMA permet la mobilité grâce aux 3 moyens que sont :
� L’Enrégistrement qui permet de localiser le terminal mobile
� Le Handoff qui assure la continuité du service entre cellules adjacentes
� Le Roaming qui permet d’assurer la continuité du service entre différents réseaux ou des fournisseurs de service différents.
82
RESEAUX CDMA
Handoff
� Les Handoffs entre cellules se font lorsque le mobile a du trafic
� Le mobile en déplacement dans le réseau continue à rechercher de nouvelles cellules.
� Il maintient les pilotes actifs (active set), l’ensemble de pilotes non actif mais potentiellement modulable (candidate set), l’ensemble de pilotes non actif ni candidat susceptible d’être ajouté (neighbor set), et le reste (remaining set)
� On plusieurs types de handoffs:
� Hard Handoff
� Soft/Softer Handoff
83
RESEAUX CDMA
Paramètres du Handoff� Si la puissance d’un pilote (P) est supérieure à T_ADD il est ajouté à
l’ensemble candidat
� Si la puissance du pilote est inférieure à T_DROP pendant T_TDROP, il est transféré de l’ensemble des actifs à l’ensemble des voisins
� Si la puissance d’un nouveau pilote est supérieure de T_COMP unités au pilote courant, un rapport de mesure de la puissance des émis
T_DROP
T_ADD
Puissance du Pilote
TempsT_TDROP
Cellule BCellule A
84
RESEAUX CDMA
Paramètres du Handoff
Pilot P1
Pilot P2
Pilot P0
t0
T_COMP××××0.5dB
t1 t2
T_ADD
Puissance de Pilot
P0-Puissance de Pilot P0 dans l’ensemble des candidat.
P1,P2-Puissance de Pilot P1,P2 dans l’ensemble actif.
85
RESEAUX CDMA
Paramètres du Handoff
T_ADD
T_DROP
Pilot 1
Puissance de Pilote
Pilot 2
T_TDROP
T_TDROP
Ensemblevoisin
Ensemble deCandidat
Ensemble Active
Ensemble deCandidat
Ensemblevoisin
TEMPS1 2 3 4 5 6 7 8
86
RESEAUX CDMA
Soft Handoff� Etablissement avant rupture
� Les deux cellules ont la même fréquence
� Réduit le nombre de d’appels perdus
� Augmente la capacité globale
� Permet de réduire la puissance d’émission du mobile
� La qualité de la voix est améliorée à la bordure des cellules
� Le MS envoi les SNR de l’ensemble des candidats.
Ericsson
MSCBSC
PDSNLes cellules ont la même fréquence
Puissance (dBm)
Distance
Cellule ACellule BTotale au MS
87
RESEAUX CDMA
Soft Handoff
� Transfert Intercellulaire Soft (Soft handoff)C'est le processus d'établissement d'un lien avec un secteur voisinavant de couper le lien avec le secteur en service (courant)� Transfert intercellulaire Softer (Softer handoff)C'est comme le soft Handoff, sauf qu'iI se déroule entre secteursappartenant à la même BTS� Transfert Intercellulaire Hard (Hard handoff)Le Hard Handoff se déroule quand deux secteurs qui ne sont pasSynchronisés ou qui ne sont pas sur la même fréquence. Il y aInterruption dans la communication de voix et de données maiscelle-ci est de courte durée et n'affecte pas la communication.
� Combinaison de multi-trajets dans le BSC (ou RAC) pendant le Soft Handoff� Combinaison de multi-trajets dans la BTS pendant le Softer Handoff
88
RESEAUX CDMA
Hard Handoff
� Rupture avant rétablissement
� Handoff entre fréquences différentes, non synchronisé ou des cellules disjointes contrôlées par différents BSCs
89
RESEAUX CDMA
Roaming
� Les abonnés hors de leur localité peuvent continuer à avoir du service d’autres systèmes à un coût additionnel
� La station mobile peut être :
� dans sa localité (pas de roaming)
� En roaming dans un réseau différent
� En roaming dans un système différentNetwork 1
Network 2
Network 3System
90
RESEAUX CDMA
Techniques de diversités
� Diversité en Temps� Entrelacement de bloc (Bock interleaving), correction d'erreur (Error- correction)� Diversité en Fréquence� Le signal d’énergie de CDMA est distribué (étalé) sur toute la largeur de bande 1.25MHZ.� Diversité en Espace
�Ajout d'une antenne de réception jumelle.� Le récepteur en râteau (RAKE receiver) dans la station mobile (MS) et dans la station de base peut combiner les signaux de différents délai de temps.� Pendant le Handoff, la station mobile contacte plusieurs stations de bases et cherche le signal le plus fort.
91
RESEAUX CDMA
Techniques de diversités : Principe du récepteur en râteau
Les antennes en râteau aident à surmonter sur l’évanouissement (Fading) multi-
trajet et à améliorer la performance du récepteur du système.
Récepteur
Corrélateur 1
Corrélateur 2
Corrélateur 3
Chercheur de corrélation
Calcule le délai et la puissance de signal
Combiner
tt
s(t) s(t)
Le signal combinésLe signal combinés
92
RESEAUX CDMA
� INTRODUCTION
� Chapitre 1: CDMA et évolution des Systèmes radio Mobile
� Chapitre 2 : Architecture et chaine de communication
� Chapitre 3: Le contrôle de puissance
� Chapitre 4: La gestion de la mobilité et technique de diversité
�> Chapitre 5: Les différents canaux
� Chapitre 6: Les zones de couverture
SOMMAIRE
93
Définition des canaux dans IS95A/B
Pilot
Sync
R-ACHPAGING
F-FCH R-FCH
1
1
1 to 7
1 1
1
F-SCCH R-SCCH1 to 7 1 to 7
Canaux descendants Canaux montants
Pilot
Sync
R-ACHPAGING
F-TCH R-TCH
1
1
1 to 7
1 1
1Le premier canal de PCH est le fondamental.
Définition des canaux dans IS95A:
Définition des canaux dans IS95B:
Canaux descendants Canaux montants
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
94
Canaux Physiques de l’IS-95A
� Canaux Descendants
• Canal Pilote Descendant
• Canal de Synchronisation Descendant
• Canal de Pagination Descendant
• Canal de Trafic Descendant
� Canaux Montants
• Canal d’accès
• Canal de Trafic Inverse (montant)
Interface Air CDMA
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
95
Canal Pilote(que des zéros)
W064
Le Canal Pilote
Le canal Pilote:
• Assiste la station mobile pour se connecter au réseau CDMA
• Traite les recherches de multi-trajets
• Fourni la référence de phase pour la démodulation cohérente et aide la station mobile à estimer la puissance d’émission
• La station mobile mesure et compare la puissance du canal pilote des différentes stations de base pendant le handoff
�Canal pilote envoyé est étalé par W0 et modulé avec le code court directement
�Les BTS transmettent le canal pilote continuellement
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
96
Le Canal de Synchronisation (SCH)
• Le Canal de synchronisation est utilisé par la station mobile pour se
synchroniser avec le réseau. Le code W132 est utilisé pour étaler le canal de
Synchronisation
– Le message de synchronisation inclut:
• Le Décalage de la séquence du Pilote PN: PILOT_PN
• Temps système: SYS_TIME
• Etat du code long: LC_STATE
• Débit du canal de pagination: P_RAT
• Le débit du canal de synchronisation est 1200bps
Interface Air CDMA
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
97
• Le canal PCH transmet:
• Paramètres du système
• Paramètres d’accès
• Liste des sites voisins
• Message de la liste des canaux CDMA
• Le canal PCH accomplit:
• Pagination des MS
• Assignation du canal de trafic au MS
• La longueur de la trame du canal PCH est 20ms
• W1 ~ W7 sont gardés pour les canaux PCH
Canal de Pagination (PCH)
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
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Le canal de Trafic Descendant (F-TCH) est utilisé pour transmettre
l’information de données et de signalisation.
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
Le Canal d’accès Inverse (R-ACH) est utilisé par le MS pour établir la communication où répondre au canal de pagination (PCH).
Canal de trafic Inverse (R-TCH) est utilisé pour transmettre l’information de donnée et signalisation
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Initialisation du MS
• Le message du Canal de synchronisation contient le LC_STATE,
SYS_TIME, P_RAT, et permet de se synchroniser avec le système.
BTS
Pilot channel
Canal de Synchrone
Canal de Pagination
Canal d’accés
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
100
Canaux descendants dans CDMA2000
Frontal CDMA2000 canal
F-CACH F-CPCCH F-PICH F-CCCH
F-DCCH F-FCHF-PC F-SCCH F-SCH
F-PICH F-TDPICH F-APICH F-ATDPICH
F-SYNCH F-TCH F-BCH F-PCH F-QPCH
subchannel (RC1~2) (RC3~9)
Note: La Fonction de F-PICH, F-SYNCH, F-FCH, F-PC, F-SCCH, F-PCH sont pareilles que ceux de l’IS95. dans ce qui suit, on va seulement discuter F-SCH, F-QPCH F-DCCH.
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
101
Canaux descendants
Ces Canaux sont utilisés pour établir une connexion entre station de base et station mobile (MS) spécifique.
Le système CDMA2000 adopte des débits de données multiples et des combinaisons différentes qui peuvent atteindre
une performance supérieure à celle du système IS-95.
Ces Canaux sont nouvellement définie dans
le système CDMA2000.
Canaux Physiques CDMA sont classés en Canaux communs et Canaux dédiés:
Canaux Physiques Communs:
Ces Canaux sont compatible avec le
système IS-95
Canaux Physiques Dédiés:
Forward Dedicated Control Channel(F-DCCH)
Forward Fundamental Channel(F-FCH)
Forward Supplemental Channel(F-SCH)
Forward Pilot Channel(F-PICH)
Forward Synchronous Channel(F-SYNC)
Forward Paging Channel(F-PCH)
Forward Broadcast Control Channel(F-BCCH)
Forward Quick Paging Channel(F-QPCH)
Forward Common Power Control Channel(F-CPCCH)
Forward Common Assignment Channel(F-CACH)
Forward Common Control Channel(F-CCCH)
Interface Air CDMA
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
102
Abréviation Anglais Français
F-PICH Forward Pilot Channel Canal Pilote Descendant
F-SYNC Forward Synchronous Channel Canal pilote de Synchronisation
F-PCH Forward Paging Channel Canal de Pagination Descendant
F-BCCH Forward Broadcast Control Channel Canal de Contrôle d’Emission Descendant
F-QPCH Forward Quick Paging Channel Canal de Pagination Rapide Descendant
F-CPCCH Forward Common Power Control Channel Canal de Contrôle de puissance Communs Descendant
F-CACH Forward Common Assignment Channel Canal d’Assignement Communs Descendant
F-CCCH Forward Common Control Channel Canal de Contrôle Communs Descendant
F-DCCH Forward Dedicated Control Channel Canal de Contrôle Dédié Descendant
F-FCH Forward Fundamental Channel Canal Fondamental Descendant
F-SCH Forward Supplemental Channel Canal Supplémentaire Descendant
AbréviationsAbréviations
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
103
F-QPCH
• Il transmet un signal modulé en OOK – il peut être démodulé simplement et
rapidement par la Station Mobile.
• Le Canal adopté est le QPCH (80ms). Chaque intervalle de temps est divisé en
indicateurs de pagination, indicateurs de changement de configuration et
indicateurs de diffusion, qui sont tous utilisés pour informer le MS s’il a un
message de pagination, de diffusion où paramètres système dans le F-PCH
suivant.
• Démodulation rapide et simple (OOK). MS n’a pas besoin de surveiller
longtemps le F-PCH, alors le temps d’attente est prolongé.
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
104
F-SCH
– F-SCH est utilisé pour les applications de données Haut débit alors
que F-FCH est utilisé pour la voix et l’application de données à bas
débit.
– Quand une communication de données est établie, un F-FCH va
être alloué en premier lieu à l’utilisateur. Si le débit dépasse
9.6Kbps, un F-SCH sera alloué.
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
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F-DCCH
• Il est utilisé pour la transmission de la signalisation spécifique à un
utilisateur pendant l’appel.
• Chaque Canal de trafic descendant peut contenir un
F-DCCH.
• Supporte une trame de 5ms.
• Supporte la transmission discontinue.
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
106
Configuration Radio Descendante (RC)
Configuration Radio (RC):
Une série de canaux de trafic descendant et montant ont un format de transmission
caractérisé par des paramètres physiques tels que débits , type de modulations et taux
d’étalement.
Taux d’étalement: Equivalent au taux de chips, ex., 1.2288Mcps.
Radio
Configuration
Taux d’étalement
Débit donnéesMax (kbps)
Débit FEC
Effectif
OTD
autorisécodage FEC Modulation
1** 1 9.6 1/2 Non Conv. BPSK
2** 1 14.4 3/4 Non Conv BPSK
3 1 153.6 1/4 Oui Conv et Turbo QPSK
4 1 307.2 1/2 Oui Conv et Turbo QPSK
5 1 230.4 3/8 Oui Conv et Turbo QPSK
6 3 307.2 1/6 Oui Conv et Turbo QPSK
7 3 614.4 1/3 Oui Conv et Turbo QPSK
8 3 460.8 1/4 or 1/3 Oui Conv et Turbo QPSK
9 3 1036.8 1/2or 1/3 Oui Conv et Turbo QPSK
** même que IS95
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
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Canaux montants
Reverse CDMA2000 channel
R-ACHR-TCH
operation(RC1~2)
R-EACH operation
R-CCCH operation
R-SCCH
R-FCH
R-TCH operation(RC3~6)
R-EACH
R-PICH
R-CCCH
R-PICH
R-DCCH
R-PICH
0~7 0~1
R-SCH
R-FCH
0~2
0~1
subchannel
R-PC
Les fonctions de R-ACH,R-FCH,R-SCCH sont les même que dans l’IS95. Dans ce qui suit, on va discuter R-PICH,R-SCH.
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RESEAUX CDMA
108
Types de Canaux montants (Inverses)
• Canaux Inverse inclut le canal commun Inverse et le canal dédié Inverse.
• Canal Commun Inverse (Reverse common channel):
� Reverse Access Channel(R-ACH)
� Reverse Enhanced Access Channel(R-EACH)
� Reverse Common Control Channel(R-CCCH)
• Canal Dédié Inverse (Reverse Dedicated Channel):
� Reverse Pilot Channel(R-PICH)
� Reverse Dedicated Control Channel(R-DCCH)
� Reverse Fundamental Channel(R-FCH)
� Reverse Supplemental Channel(R-SCH)
� Reverse Supplemental code Channel (R-SCCH)
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Abréviation Anglais Français
R-ACH Reverse Access Channel Canal d’Accès Inverse
R-EACH Reverse Enhanced Access Channel Canal Amélioré d’Accès Inverse
R-CCCH Reverse Common Control Channel Canal de Contrôle Commun Inverse
R-DCCH Reverse Dedicated Control Channel Canal de Contrôle Commun dédié
R-FCH Reverse Fundamental Channel Canal Fondamental Inverse
R-SCH Reverse Supplemental Channel Canal Supplémentaire Inverse
R-SCCH Reverse Supplemental Code Channel Canal Supplémentaire de Code inverse
R-PICH Reverse Pilot Channel Canal Pilote Inverse
AbréviationAbréviation
RESEAUX CDMA
110
N est le nombre de taux d’étalement
Pilot PowerControl
Power Control Group= 1536 NPN Chips
384 NPN Chips
MUX A
Pilot ( '0's)
Bit de contrôle de puissance
Canal pilote Inverse (Reverse Pilot Channel)
R-PICH
• La fonction du canal pilote Inverse
– Initialisation
– Démodulation cohérente Inverse
– Mesure de contrôle de puissance
• La station de base améliore la performance de la réception et augmente la capacité grâce à la démodulation cohérente du canal de Pilote inverse.
Interface Air CDMA
Planification et optimisation radio de réseaux CDMA
111
Canaux Inverse
• Canal Fondamental:
– Le Canal fondamental est utilisé pour la transmission d’information de l’utilisateur
vers la station de base durant l’appel, et peut être utilisé pour transmettre le
service voix par défaut comme canal de trafic indépendant.
• Canal de Control de Dédié
– Le canal de contrôle dédié est utilisé pour la transmission de signalisation d’un
utilisateur vers la station de base pendant l’appel.
• Canal Supplémentaire/Canal de Code Supplémentaire
– Ces canaux sont utilisés pour transmettre l’information d’utilisateur,
principalement pour les services de données au MS. Le canal de trafic inverse
(montant) contient jusqu’à deux canaux supplémentaires et jusqu’à sept canaux
de codes supplémentaires.
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
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Configuration Radio Inverse (RC)
• RC: Configuration Radio
– RC1~RC2:IS-95A/B
– RC3~RC4:CDMA2000 1X
– RC5~RC6: CDMA2000 3x
Radio
Configuration
Spreading
Rate
Max Data Rate*
(kbps)
Effective FEC
Code Rate
OTD
AllowedFEC Encoding Modulation
1** 1 9,6 1/3 Non Conv 64-ary ortho
2** 1 14,4 1/2 Non Conv 64-ary ortho
3 1 153,6 1/4 Oui Conv ou Turbo BPSK
(307.2) (1/2)
4 1 230,4 3.8 Oui Conv ou Turbo BPSK
5 3 153,6 1/4 Oui Conv ou Turbo BPSK
(614.4) (1/3)
6 3 460,8 1/4 Oui Conv ou Turbo BPSK
(1036.8) (1/2)
** Same as IS95
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RESEAUX CDMA
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RC 1
RC 2
RC 3
RC 4
RC 5
RC 1
RC 2
RC 3
RC 4
RC 5
RC 3
RC 4
RC 4
RC 3
F-FCH RCs
R-DCCH/SCH RCsF-DCCH/SCH RCs
R-FCH RCs
Règles de Combinaison de RC
• RC1 et RC2 correspondent respective ment aux:
série de taux 1 et série de taux 2 dans le système
IS- 95A/B.
• CDMA2000: Descendant RC: RC1~RC5
Reverse RC: RC1~RC4
• Règles:
– Forward RC1, Reverse RC1
– Forward RC2, Reverse RC2
– Forward RC3 or RC4,Reverse RC3
– Forward RC5, Reverse RC4
Interface Air CDMA
RESEAUX CDMA
114
RESEAUX CDMA
� INTRODUCTION
� Chapitre 1: CDMA et évolution des Systèmes radio Mobile
� Chapitre 2 : Architecture et chaine de communication
� Chapitre 3: Le contrôle de puissance
� Chapitre 4: La gestion de la mobilité et technique de diversité
� Chapitre 5: Les différents canaux
�> Chapitre 6: Les zones de couverture
SOMMAIRE
115
Définition des Zones de Couvertures
Planification de Numéro CDMA
Zone de service (Service area)
Cellule
LAC (LAC area)
Secteur
RESEAUX CDMA
116
Les Paramètres impliqués
• Dans le système CDMA, les paramètres suivants sont définies pour identifier un abonné et sa position:
� MIN/IMSI
� Subscriber Number Definition
� ESN
� SID/NID
� LAI
� GCI
Planification de Numéro CDMA
RESEAUX CDMA
117
MIN/IMSI
Identité de l’abonné mobile/ Identité internationale de l’abonné mobile
(MSI) Mobile subscriber identity/ (IMSI) international mobile subscriber identity
Exemple, 460030755xxxxxx /460030907550001
Pas plus que 15 chiffres
3 chiffres 2 chiffres
IMSI
MCC MNC MSIN
NMSI
Planification de Numéro CDMA
RESEAUX CDMA
118
Définition du numéro d’abonnéDéfinition du numéro d’abonné
• Les données des abonnés doivent être les même dans le RAC et LE.
• Les appelles sont établis par l’adresse L3 de V5
Planification de Numéro CDMA
ESNLe Numéro de Série Electronique (Electronic Serial Number (ESN)) est utilisé
pour identifier un MS d’une façon unique. Le ESN inclue 32 bits selon la
structure suivante: 1......24 23......18 17......0 bit
Le ESN est alloué par le constructeur.
Par exemple: FD 03 78 0A (the 10th Motorola 378 mobile phone)
RESEAUX CDMA
119
SID/NID
� SID Identité du système (System Identity)
� Identité du système (SID)= 15 bits
� NID Identité du réseau (Network Identity)
� Identité du Réseau (NID)= 16 bits
� Bit 0 et bit 65535 sont réservés
Planification de Numéro CDMA
RESEAUX CDMA
120
Location Area Identity (LAI)Identité de la Zone de Localisation
• Le Message de paging est diffusé dans la Zone de Localisation dont la taille dépend
du trafic, de la capacité de paging et du flux de signalisation, etc.
• Format: MCC+MNC+LAC
– MCC: Code mobile du pays (Mobile Country Code) , 3 chiffres. exemple, en
Chine 460.
– MNC: Code du réseau (Mobile Network Code), 2 chiffres. exemple, le MNC
d’Unicom est 03.
– LAC: Code de la zone de localisation (Location Area Code), un code BCD à 2-
octet hexadécimal. 0000 ne peut pas être utilisé avec FFFE.
Exemple, 460030100
Planification de Numéro CDMA
RESEAUX CDMA
121
Global Cell Identity (GCI)Identité Globale de Cellule
• L’ unique ID d’une cellule dans un PLMN
• Format: LAI+CI
• CI: Identité de cellule (Cell Identity) , un code hexadécimal à deux octets BCD,
défini à l’avance lors de la planification. Les 3 premiers chiffres et le dernier
chiffres représentent le numéro de station de base et le numéro de secteur
respectivement. Pour un site omnidirectionnel, le dernier chiffre de CI est 0.
• Par exemple, 4600301001230 montre que la station de base a le numéro (123) et
contient un site omnidirectionnel
Planification de Numéro CDMA
RESEAUX CDMA
122
En Résumé !
• Histoire brève du développement de la communication Mobile
– Analogique—numérique—division de code
– Objectifs de 3G et comparaison des 3 systèmes
• Caractéristiques Technique de CDMA
– Technologies Principales: contrôle de puissance, transfert souple
(soft handoff), récepteur en Râteau (RAKE receiver)
– Autres technologies: codage source, codage canal, entrelacement,
étalement et modulation
– Structure du Canal: pilote, synchronisation, paging, accès et service,
trafic
• Zones de couverture
RESEAUX CDMA
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