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Contents 1 Chapitre 01 : Evolution de interface air au delà du Release 08 .....

Contents 1 Chapitre 01 : Evolution de interface air au delà du Release 08 ............................................................ 2 1.1 Introduction : .................................................................................................................................. 3 1.2 Pourquoi la quatrième génération ? ............................................................................................... 3 1.2.1 LTE : ....................................................................................................................................... 3 1.2.2 LTE Advanced ........................................................................................................................ 4 1.3 Présentation du 3GPP .................................................................................................................... 4 1.4 Release 08 : .................................................................................................................................... 5 1.5 Release 09 : ................................................................................................................................... 7 1.6 Release 10 : .................................................................................................................................... 7 1.6.1 Agrégation de porteuse (Carrier Aggregation) : ..................................................................... 8 1.6.2 Techniques avancées d’antennes MIMO : .............................................................................. 8 1.6.3 Réseau hétérogène et eICIC :.................................................................................................. 9 1.7 Release 11 : .................................................................................................................................... 9 1.7.1 La coordination multi-point (CoMP): ..................................................................................... 9 1.7.2 Le Self Organizing Networks (S.O.N): ................................................................................. 10 1.7.3 Auto-configuration : ............................................................................................................. 10 1.7.4 Auto-optimisation : ............................................................................................................... 10 1.8 Release 12 : .................................................................................................................................. 11 1.8.1 L’amélioration des petites cellule (Small Cell Enhancements): .......................................... 11 1.8.2 Device to device (D2D) : ...................................................................................................... 11 1.9 L’architecture et les principes généraux de LTE : ....................................................................... 11 1.9.1 E-UTRAN :........................................................................................................................... 11 1.9.2 Le terminal : .......................................................................................................................... 12 1.9.3 Station de base (eNodeB) : ................................................................................................... 12 1.9.4 Le réseau cœur EPC: ............................................................................................................ 13 1.9.5 Serving-GW : ........................................................................................................................ 13 1.9.6 Packet-GW: .......................................................................................................................... 13 1.9.7 HSS (Home Suscriber Service) : .......................................................................................... 13 1.9.8 MME (Mobility Management Entity) : ................................................................................. 13 1.9.9 PCRF (Policy & Charging Rules Function): ........................................................................ 14 2 Chapitre 02 :L’interface air dans le LTE et la technologie OFDM-A ................................................ 15 2.1 Introduction : ................................................................................................................................ 16 2.2 La pile de protocole LTE : ........................................................................................................... 17 2.3 Couche physique LTE................................................................................................................. 17 2.4 La couche 2 : ................................................................................................................................ 18 2.4.1 Medium Access Control ....................................................................................................... 18 2.4.2 Radio Link Control ............................................................................................................... 18 2.4.3 Packet Data Convergence Protocol ...................................................................................... 18 2.5 Radio Resource Control ............................................................................................................... 18 2.6 Non Access Stratum ..................................................................................................................... 18 2.7 Les canaux radio dans LTE : ...................................................................................................... 19 2.7.1 Canaux logiques ................................................................................................................... 19 2.7.2 Canaux transports ................................................................................................................. 20 2.7.3 Canaux physiques ................................................................................................................. 20 2.8 Problème d’IES (interférence entre symboles) : .......................................................................... 21 2.9 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing):................................................................ 22 2.9.1 L’orthogonalité : ................................................................................................................... 22 2.10 OFDMA : ................................................................................................................................. 23 2.10.1 Structure de la trame FDD : .................................................................................................. 24 2.10.2 Ressource bloc : .................................................................................................................... 25 2.10.3 Préfixe cyclique : .................................................................................................................. 25 2.10.4 Configuration de la longueur de CP ..................................................................................... 26 2.11 PAPR Peak to average power ration ........................................................................................ 27 2.12 SC-FDMA : .............................................................................................................................. 27 2.13 Procédure d’établissement une communication en DL : .......................................................... 28 2.14 Procédure d’établissement une communication en UL : .......................................................... 29 2.15 HARQ /ARQ: ........................................................................................................................... 29 2.15.1 ARQ : .................................................................................................................................... 29 2.15.2 HARQ : ................................................................................................................................. 29 2.16 Conclusion : .............................................................................................................................. 30 3 Chapitre 03 : Etude de la technologie d’antenne MIMO .................................................................... 31 3.1 Introduction .................................................................................................................................. 32 3.2 Problématique : ............................................................................................................................ 32 3.3 Systèmes de radiocommunication................................................................................................ 33 3.3.1 SISO (Single input single output) ......................................................................................... 33 3.3.2 MISO (multi input multi output) .......................................................................................... 33 3.3.3 SIMO (single input single output) ........................................................................................ 33 3.3.4 MIMO (multi input multi output) ......................................................................................... 34 3.3.4.1 La diversité spatiale MIMO: ............................................................................................. 35 3.3.4.2 Le multiplexage spatial MIMO:........................................................................................ 35 3.3.4.3 Diversité fréquentielle MIMO: ......................................................................................... 35 3.3.4.4 Diversité temporelle MIMO: ............................................................................................ 35 3.4 Traitement MIMO en Voie descendante : ................................................................................... 35 3.4.1 Couches spatiales :................................................................................................................ 36 3.4.2 Pré-codage (precoding) : ...................................................................................................... 36 3.4.3 Port d'antenne : ..................................................................................................................... 36 3.5 Les modes de transmission MIMO : ............................................................................................ 36 3.5.1 Multiplexage spatial en boucle ouverte MIMO :................................................................. 37 3.5.2 Multiplexage spatial en boucle fermée MIMO : ................................................................. 38 3.5.3 MIMO multi-utilisateur MU-MIMO : ................................................................................. 38 3.6 La formation de faisceaux (beamforming) : ................................................................................ 39 4 Chapitre 04 : Calculs des débits en Duplex TDD et FDD .................................................................. 41 4.1 Introduction : ................................................................................................................................ 41 4.2 MODULATION dans LTE: ......................................................................................................... 42 4.3 CQI (chanel quality indicator): ................................................................................................... 42 4.4 SINR : .......................................................................................................................................... 42 MCS (Modulation Coding scheem) :...................................................................................................... 43 4.5 TBS Transport block size : .......................................................................................................... 43 4.6 Débit maximal:............................................................................................................................. 44 4.7 Calcul Débit DL et UL pour LTE FDD ....................................................................................... 44 4.8 Structure de la trame TDD : ......................................................................................................... 45 4.8.1 Sélection de la configuration TDD ..................................................................................... 45 4.8.2 Calcule du débit en DL et UL dans le TDD: ...................................................................... 46 4.9 Partie application : ....................................................................................................................... 47 4.9.1 Définition de MATLAB : .................................................................................................... 47 4.9.2 Introduction de l’application : ............................................................................................. 48 4.9.3 Mode d’emploi ..................................................................................................................... 48 4.9.4 Exemple de L’application ..................................................................................................... 48 TABLE DES FIGURES : Figure 1: Agrégation de porteuse ................................................................................................................ 8 Figure 2: Advanced MIMO ......................................................................................................................... 8 Figure 3: les différentes approches de la coordination multi-point CoMP ................................................ 10 Figure 4: architecture d’un réseau LTE ..................................................................................................... 12 Figure 5: la pile de protcole dans LTE ...................................................................................................... 17 Figure 6 La pile protocolaire du LTE Avec les canaux radio ................................................................... 19 Figure 7: interférence entre symbole due au multi trajet ........................................................................... 21 Figure 8: Le recouvrement spectrale dans OFDM .................................................................................... 22 Figure 9: Signal OFDM dans le domaine fréquentielle et temporelle ....................................................... 22 Figure 10: Chaine de transmission OFDM/OFDMA ................................................................................ 23 Figure 11: OFDMA ................................................................................................................................... 24 Figure 12: Structure de la trame OFDM .................................................................................................... 24 Figure 14: Préfixe cyclic ............................................................................................................................ 26 Figure 13: ressource Bloc .......................................................................................................................... 25 Figure 15: Structure du slot lors d’une configuration normale ................................................................. 26 Figure 16: Structure du slot lors d’une configuration étendue .................................................................. 26 Figure 17: Structure du slot lors d’une configuration étendue .................................................................. 27 Figure 18: Caractérisation de problème de PAPR avec la caractéristique d'un amplificateur de puissance ................................................................................................................................................................... 27 Figure 19: SC-FDMA ................................................................................................................................ 28 Figure 20 : Modulation adaptative au condition radio .............................. Error! Bookmark not defined. Figure 21: Procédure d’établissement une communication en voie descendante ..................................... 28 Figure 22: Procédure établissement communication en voie montante .................................................... 29 Figure 23: structure antenne SISO ............................................................................................................. 33 Figure 24: Structure antenne MISO ........................................................................................................... 33 Figure 25: structure d'un systeme antenne MIMO .................................................................................... 34 Figure 26: Chaine de transmission MIMO simplifiée et positionnement relatif des blocs de transport, mots de code, couches spatiales et ports d'antenne en LTE. ..................................................................... 36 Figure 27: Diversité en transmission SFBC .............................................................................................. 37 Figure 28: ?????? ....................................................................................................................................... 38 Figure 29: Beamforming ........................................................................................................................... 39 Les Tableaux : Table 1: Tableau des différente release de la 3GPP ..................................................................................... 5 Table 2: catégories des différents UE ......................................................................................................... 12 Table 3: Les Canaux logiques .................................................................................................................... 20 Table 4: Les canaux physiques ................................................................................................................... 21 Table 5: Tableau du mappage entre SINR et le CQI .................................................................................. 43 Table 6: Mappage entre le CQI et le MCS ................................................................................................. 43 Table 7: tableau de la taille du bloc de transport TBS ................................................................................ 44 Table 8: la configuration de la trame TDD ................................................................................................. 45 Table 9: Configuration de la sous trame spéciale ....................................................................................... 46 Introduction Générale : L’industrie de communications mobiles a connu une évolution prodigieuse au cours de la dernière décennie, elle est développer au delà de tout les attentes. Les réseaux cellulaires sont classés par «génération», Avec la croissance d’Internet, le développement important qu’a connue ces derrières années l’informatique mobile Et le marché des téléphones cellulaires, de plus en plus de services sont offerts sur ces plateformes. Les réseaux mobiles ont dû évoluer pour permettre le transport d’autres types de trafics que celui de voix. Mais ceux-ci restent séparés, cela implique une gestion plus complexe des réseaux. Dans la nouvelle génération de réseau mobile, la 4G, il est prévu de considérer tout le trafic, y compris la voix, comme du trafic de données et de le faire passer sur un même réseau à commutation de paquets. Dans la 4G il n’y a donc plus de réseaux à commutation de circuits. Chapitre 01 : Evolution de air interface au delà de release 08 2 1 Chapitre 01 : Evolution de interface air au delà du Release 08 Chapitre 01 : Evolution de air interface au delà de release 08 3 1.1 Introduction : Dans ce chapitre on va parler de la technologie : LTE et LTE-A , sur la quelle on va étudier notre thèse de fin d’étude qui consiste à calculer le débit binaire dans ses normes, en suite on va présenter l’organisme de standardisation 3GPP qui a un rôle important pour atteindre le stade atteint par la LTE et LTE-A avec ses Releases publiés contenant des spécification technique de ses normes ,l’évolution et l’amélioration en rapport avec les normes précédentes . Donc on va se concentré sur les Releases au-delà du release 8 Par ce que ce dernier c’est le premier release qui a cité et défini les notions et fonctionnalités de base de la LTE, le release 9 qui a mis en fonctionnement se qui a été décrit dans le release précédent avec des corrections et des améliorations. A propos release 10, 11 et 12 pour le LTE Advanced. LTE Advanced est donc une évolution de la norme LTE avec des compléments fonctionnels qui permettent une introduction progressive des nouvelles fonctions dans les réseaux LTE préexistants. Finalement on va conclure notre chapitre avec l’architecture de la norme LTE et ses différents éléments et leur interconnexion. 1.2 Pourquoi la quatrième génération ? 1.2.1 LTE : Les réseaux mobiles du GSM à l’UMTS sont les réseaux téléphoniques et IP (commutation de circuits plus commutation de paquets). La conversion entre les deux types de réseau a un coût important. Ce qui a conduit uploads/Ingenierie_Lourd/ pfe-finale.pdf