Évaluation de l'interface radio UMTS/HSPA

Jean-Yves MEYO
Résumé
La technologie HSPA est une amélioration de la norme UMTS WCDMA définie dans la version 3GPP Release 5
(HSDPA) et 3GPP release 6 (HSUPA) et permet d’atteindre des débits théoriques de l’ordre de 14.4 Mbps dans le sens
descendant (DL) et 5.76 Mbps dans le sens montant (UL). Ces améliorations sont rendues possibles grâce à la modulation
et codage adaptatifs (AMC : Adaptative Modulation and Coding), une technique de retransmission rapide (HARQ : Hybrid
Automatic Repeat re-Quest) et à l’utilisation des méthodes d’ordonnancement intelligentes plus rapides. Même si
l’introduction de ces nouvelles techniques contribue à une augmentation de la capacité du système, elles engendrent
toutefois une plus grande complexité dans l’évaluation de ses performances dans des conditions réelles. Étant donnés
ses performances en termes d’efficacité spectrale, le HSPA a suscité l’intérêt de plusieurs opérateurs dans le monde ;
actuellement plus de 94% des réseaux UMTS déployés supportent la technologie HSPA. Dans ce contexte, nous
proposons le développement d’un outil de dimensionnement des réseaux UMTS et HSPA basé sur la couverture et la
capacité. Nous faisons également une évaluation des performances de l’interface radio HSPA. Cette évaluation prend en
considération les spécifications techniques des Node B et des terminaux mobiles d’un système HSPA. Les résultats
obtenus de cette évaluation, utilisant des données géographiques réelles, montrent que le système réussit à satisfaire
aux exigences des services multimédia.
Mots clés: UMTS, 3G,HSPA, WCDMA, HSDPA, HSUPA, capacité, couverture, modèle de propagation, budget de liaison
Abstract
The HSPA Technology is an improvement of standard UMTS WCDMA which is defined in the version 3GPP
Release 5 (HSDPA) and 3GPP release 6 (HSUPA) and which provides the possibility to reach theoretical outputs of about
14.4 Mbps in the downlink (DL) and 5.76 Mbps in the uplink (UL). These improvements are made possible thanks to the
adaptive modulation and coding (AMC: Adaptive Modulation and Coding), a fast technique of retransmission (HARQ:
Hybrid Automatic Repeat request) using the faster intelligent methods of scheduling. It is true that the introduction of
these new technologies contributes to increased system capacity, but it creates greater complexity in evaluating its
performance in real conditions. Due to the spectral effectiveness of its performances, the HSPA brought up the interest
of several operators in the world. Thus, there is currently more than 94% of deployed networks UMTS support
technology HSPA. In this context, we propose the development of a tool for dimensioning the UMTS and HSPA networks
based on the cover and the capacity. We also make a performance evaluation of interface radio HSPA. This evaluation
takes into account the technical specifications of Node B and the mobile terminals of a system HSPA. The results
obtained in this evaluation, using real geographical data, show that the system succeeds in satisfying the multimedia
services requirements.
Key words: UMTS, 3G,HSPA, WCDMA, HSDPA, HSUPA capacité, couverture, modèle de propagation, budget de liaison

RÉPUBLIQUE TUNISIENNE
MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT
SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
ÉCOLE SUPÉRIEURE PRIVÉE D’INGÉNIERIE ET DE TECHNOLOGIE
Évaluation des performances de
l’interface radio UMTS/HSPA
Réalisé par : Encadré par :
Jean-Yves MEYO Mme Lamis AMAMOU
Mr Hakim EBDELLI
Septembre 2010
Rapport de projet de fin d’études présenté
en vue de l’obtention du diplôme national
d’ingénieur en Télécommunication

Dédicaces
A la mémoire de tous mes grands parents
Que Dieu le Tout Puissant puisse les accorder Son infinie Miséricorde et les accueille dans Son
éternel Paradis.
A mes chers parents Richard NDONG MOTTO et Marlène NDONG
Pour l’éducation, le grand amour dont ils m’ont entouré depuis ma naissance, pour leurs
patiences et leurs sacrifices, pour m’avoir poussé jusqu’au bout et pour avoir été toujours pour
moi un réconfort.
J’essaierai toujours d’être à la hauteur de vos espoirs
Dédicace spéciale à Marie Louise EBOUTOU
Elle qui est tout pour moi dans ce monde
A mon amour Marie Rénée Dibotti
En témoignage de son affection, son amour et ses sacrifices, je lui dédie ce travail
A tous mes oncles et tantes
Obam motto Théophie, Nje Motto Beauget, Obiang Motto Benjamin, Akele motto
Sylvie, Essiane Jackson, Rostand Ebalé, Réné Blaise EYA
Pour leurs précieux conseils qui m’ont conduit à la réussite dans mes études
A mes chers frères et cousins
Claude, Derry, Landry, Chaviot, Pierre Lebel, Ronald, Dany, Edou, Ulrich, Cyrille, Yann,
Christian, Hervé, Excellent, Lucas
J’espère atteint le seuil de vos espérances. Que ce modeste travail soit l’expression de ma profonde
affection. Je vous remercie pour le soutient moral et les encouragements que vous m’avez toujours
accordés. Je vous souhaite tout le bonheur que vous méritez.
A mes chères sœurs et Cousines
Yasmine, Cheronne, Manou, Mimossette, Marina, Aurey, Ruffine, Nanou, Raissa, Elsie
Pour votre soutiens et amour
A tous mes fidèles amis, que j’aime, et qui me sont chers particulièrement à
Aymard, Asta, Marlyse, Zita, Eric
En leurs souhaitant le succès dans leur vie aussi bien universitaire que professionnelle.
A tous ceux que j’aime et qui m’aiment
A tous ceux-ci je dédie ce travail
Jean-Yves MEYO


Remerciements
Je ne pourrais commencer ce rapport sans présenter mes remerciements les plus sincères
aux :
Autorités de la République Tunisienne pour m’avoir favorisé toutes les démarches
administratives inhérentes à mon intégration dans la société Arabo-Tunisienne.
Mes vifs remerciement sont adressés à M. Sami TRIMECH, Directeur de la Coopération
Internationale au Centre d’Études et de Recherche des Télécommunications, pour l'opportunité
qu'il m'a offert pour travailler sur ce projet fort intéressant au CERT.
Tout particulièrement, je tiens à adresser ma profonde reconnaissance à Mme. Lamis
AMAMOU Professeur à l’École Supérieure Privée d’Ingénierie et de Technologie (ESPRIT) et co-
encadreur de ce projet, pour ses conseils précieux, ses relations humaines et son soutient durant ce
projet.
J’adresse aussi mes remerciements à M. Ebdelli HAKIM, Chef de Projet Ingénierie des
Réseaux Mobiles Evolués (LTE) au Centre d’Études et de Recherche des Télécommunications
(CERT) et co-encadreur de ce projet, qui, malgré ses multiples engagements, a accepté de se
mettre à mon service en dirigeant avec d’extrême magnanimité mes travaux.
Et c’est en aveu du succès de ce stage que mes fervents mercis se vouent, à M. Ahmed
GHARBI, Ingénierie Radio au Centre d’Études et de Recherche des Télécommunications (CERT),
pour sa serviabilité et ses hautes qualités morales, pour son soutien et ses conseils avisés.
J’exprime ma profonde gratitude à tous les enseignants d’ESPRIT pour la qualité de
l'enseignement qu'ils nous ont bien voulu prodiguer durant nos études.
Enfin, je tiens aussi à exprimer l’honneur qui m’est fait par les membres de jury en
acceptant d’évaluer mon travail. Qu’il trouve ici ma reconnaissance et mon respect.
Jean-Yves MEYO

Avant-propos
Le travail présenté dans ce projet, a été effectué dans le cadre de la préparation du mémoire
de fin d’étude réalisé en vue d’obtention du diplôme d’Ingénieur en Génie des
Télécommunications et des réseaux à l’École Supérieure Privée d’Ingénierie et de Technologie
(ESPRIT). Ce projet a été effectué au sein de la direction des recherches et de la veille technologie
du Centre d’Études et de recherche en Télécommunication (CERT). Le projet que nous avons
mené a pour objectif principal l’évaluer les performances de l’interface radio UMTS-HSPA.

Evaluation des performances de l’interface radio UMTS/HSPA Table des matières
École Supérieure d’Ingénierie et de Technologie Centre d’Études et de Recherche des télécommunications
Réalisé par Jean-Yves MEYO
Table des matières
Introduction générale..........................................................................................1
Chapitre I : Les Concepts de base des réseaux UMTS/HSPA
Introduction.........................................................................................................5
I. Technologie UMTS ................................................................................................................ 5
I.1 Architecture du réseau UMTS ........................................................................................ 5
I.1.1 Réseau Coeur........................................................................................................ 6
I.1.2 Sous-système radio (RNS, Radio Network Subsystem)........................................... 7
I.2 Présention de la couche physique de l’UMTS................................................................. 8
I.3 Principe de la modulation et de l’étalement spectral du W-CDMA................................. 9
I.3.1 Etalement de spectre par séquences directes DS-CDMA .................................... 10
I.3.2 Code d’étalement............................................................................................... 11
I.4 M Modes de transmission duplex sur la voix radio........................................................ 12
I.5 Trame UMTS................................................................................................................ 13
I.6 Type de canaux utilisés en UMTS.................................................................................. 15
I.6.1 Canaux physiques................................................................................................ 15
I.6.2 Canaux logiques .................................................................................................. 15
I.7. la pile protocolaire de l’interface radio ........................................................................ 16
I.7.1 Couche 1 ............................................................................................................. 17
I.7.1.1 Présentation de la couche physique ......................................................... 17
I.7.2 Couche 2 ............................................................................................................. 20
I.7.3 Couche 3 ............................................................................................................. 21
I.8 Le handover.................................................................................................................. 21
II. Concepts de base du système HSPA ................................................................................... 22
II.1 Présentation générale du HSDPA................................................................................. 23
II.1.2 Améliorations du HSDPA .................................................................................... 23
II.1.2.1 Ajout de nouveaux canaux dédiés au HSDPA .............................................. 23
II.1.2.2 Utilisation de 15 codes maximum par utilisateu.......................................... 24
II.1.2.3 Court TTI (Transmission Time Interval)........................................................ 24
II.1.2.4 Mécanisme de retransmission hybride HARQ ............................................. 24
II.1.2.4 Modulation et codage adaptatif.................................................................. 24
II.1.2.6 Rapid scheduling de la node B .................................................................... 26
II.1.3 Fonctionnement de la couche physique ............................................................. 27

II.2 Présentation de la norme HSUPA .......................................................................... 28
II.2.1 Débit .................................................................................................................. 28
II.2.2 Apport de la Release 6 ....................................................................................... 29
II.2.3 Transmission Multi-Code.................................................................................... 29
II.2.4 Le Scheduling en HSUPA..................................................................................... 29
II.2.5 écanisme de retransmission hybride (HARQ) dans HSUPA.................................. 29
II.2.6 Option Time transmission intervalle (TTI) plus court .......................................... 30
III Étude comparative entre UMTS/HSPA................................................................................ 30
Conclusion ......................................................................................................... 32
Chapitre II : Règles d’ingénierie pour la planification radio et le dimensionnement
du réseau UMTS/HSPA
Introduction....................................................................................................... 33
I. Dimensionnement basé sur couverture............................................................................... 33
I.1 Objectifs ....................................................................................................................... 33
I.2 Bilan de liaison.............................................................................................................. 34
I.3 Les paramètres du bilan de liaison................................................................................ 34
I.4 Conditions du bilan de liaison ....................................................................................... 36
I.5 Bilan de liaison radio en HSUPA .................................................................................... 36
I.6 Canal pilote .................................................................................................................. 37
I.7 Bilan de liaison radio dans le sens descendant en HSDPA ............................................. 38
I.8 Sensibilité du récepteur................................................................................................ 38
II La propagation dans l’environnement radio ........................................................................ 39
II.1 Les modes de propagation.............................................................................................. 39
II.2 Approches pour l’estimation de la couverture ............................................................ 40
II.2.1 Les modèles de propagation ..................................................................................... 40
II.2.1.1 Modèles empiriques ................................................................................... 40
II.2.1.2 Modèles déterministes ............................................................................... 41
II.2.1.3 Modèles semi-empiriques........................................................................... 41
II.3.2 Modèle de propagation Okumura-Hata et Cost-Hata ......................................... 43
II.3.2.1 Formule d'affaiblissement de parcours de Hata.......................................... 43
II.3.2.2 Correction de la formule d'affaiblissement du parcours de Hata................. 44
II.3.3 Modèle de propagation standard (SPM............................................................. 44
II.3.3.1 Simplification du modèle de propagation ................................................... 45
II.3.4 Démarche pour la détermination du nombre de stations ................................... 46

III. Dimensionnement par capacité......................................................................................... 47
III.1 Estimation des besoins en trafic ................................................................................. 47
III.2 Approche basé sur la capacité par abonné.................................................................. 47
III.3 Approche de la capacité par kilomètre carré (Km²)..................................................... 48
III.4 Approche de la capacité base sur la loi d’Erlang.......................................................... 49
Conclusion ......................................................................................................... 50
Chapitre III: Implémentation d’un outil de dimensionnement de l’interface radio
UMTS-HSPA
Introduction....................................................................................................... 51
I. Cahier de charge de l’outi.................................................................................................... 51
I.1 Spécification des besoins.............................................................................................. 51
I.1.1 Spécification des besoins fonctionnels ................................................................ 51
I.1.2 Spécification des besoins non fonctionnels ......................................................... 51
I.2 Définition des diagrammes des cas d’utilisation ........................................................... 52
I.2.1 Cas d’utilisation générale .................................................................................... 52
I.2.2 Description des cas d’utilisation .......................................................................... 53
I.2.3 Descriptif du bilan de liaison en Downlink ........................................................... 53
I.2.4 Descriptif du bilan de liaison en Uplink................................................................ 54
I.2.5 Descriptif du bilan de l’estimation couverture..................................................... 55
I.2.6 Descriptif de l’estimation de la capacité d’appel ................................................. 56
I.2.7 Descriptif de l’estimation de la capacité par abonné ........................................... 56
I.2.8 Descriptif de l’estimation de la capacité du nombre d’utilisateur ........................ 57
II Conception.......................................................................................................................... 57
II.1 Diagramme de Séquence............................................................................................. 57
II.1.1 Diagramme de séquences principales................................................................ 58
II.1.2 Diagramme de séquence du calcul du bilan de liaison en Downlink.................... 59
II.1.3 Diagramme de séquence pour calcul du bilan de liaison en Uplink ..................... 60
II.1.4 Diagramme de séquence pour l’estimation de la couverture.............................. 61
II.1.5 Diagramme de séquence pour l’estimation de la capacité.................................. 62
III. Diagramme de classes ....................................................................................................... 62
III.1 Explication du rôle des classes du diagramme de classe.............................................. 64
IV Conception base de la base de données........................................................................ 66
IV.1 Base de données pour le système UMTS .................................................................... 66
IV.2 Base de données pour le système HSPA .................................................................... 67

V. Réalisation ......................................................................................................................... 68
V.1 Environnement logiciel................................................................................................ 68
V.2 Présentation des Interfaces de l’application Karla Dim-HSPA....................................... 69
Conclusion ......................................................................................................... 78
Chapitre IV : Évaluation des performances de l’interface radio HSPA
Introduction....................................................................................................... 79
I. Plan d’expérimentation ...................................................................................................... 79
I.1 Implémentation de la méthodologie............................................................................. 80
II. Simulation et présentation des résultats ............................................................................ 89
II.1 Prédiction de la couverture ......................................................................................... 89
II.2 Carte de trafic.............................................................................................................. 90
II.3 Carte d’abonné............................................................................................................ 91
II.4 Evaluation des résultats pour le service voix................................................................ 92
II.5 Evaluation des résultats pour le service paquet ........................................................... 94
Conclusion ....................................................................................................... 100
Conclusion générale ........................................................................................ 101
Annexes : Les équipements d’un réseau radio HSPA ....................................... 104
Liste des acronymes ........................................................................................ 106
Bibliographie et web graphie ......................................................................... 108

Évaluation des performances de l’interface radio UMTS –HSPA Liste des tableaux
École Supérieure Privée d’Ingénierie et de Technologie Centre d’Études et de recherche en télécommunication
Liste des tableaux
Chapitre I : Les Concepts de base des réseaux UMTS/HSPA
Tableau I-1 : valeurs du facteur d’étalement................................................................................12
Tableau I-2: Schémas de modulation et de codage MCS sur le lien DL .........................................25
Tableau I-3 : Catégories de terminaux supportant la technologie HSDPA.....................................26
Tableau I-4 : Comparaison du canal HS-DSCH et DSCH R99..........................................................31
Tableau I-5 : comparative des systèmes mobile UMTS/HSPA.......................................................32
Chapitre II
Règles d’ingénierie pour la planification radio et le dimensionnement du réseau
UMTS/HSPA
Tableau II-1 : Budget de liaison HSUPA (D’après Toskala and Holma, 2007) .................................37
Tableau II-2 : Budget de liaison HSDPA (D’après Toskala and Holma, 2007) .................................39
Tableau II-3 : Avantages et inconvénients de chaque modèle ......................................................42
Tableau II-4 : Modèles de propagations.......................................................................................42
Tableau II-5 : Paramètres.............................................................................................................43
Tableau II-6 : Facteur correctif a(HRx) selon l'environnement......................................................44
Tableau II-7 : Facteurs multiplicateurs du modèle de propagation...............................................45
Tableau II-8 : Les valeurs de f(clutter) ..........................................................................................45
Tableau II-9 : La valeur de k .........................................................................................................46
Tableau II-10 : Capacités par km2 avec de macro et micro cellule en zone urbaines ...................49
Chapitre III
Implémentation d’un outil de dimensionnement de l’interface radio HMTS/HSPA
Tableau III-1 : descriptif du cas d’utilisation général.......................................................................... 53
Tableau III-2 : descriptif du cas d’utilisation du bilan de liaison en Downlink.................................. 53
Tableau III-3 : descriptif du cas d’utilisation du bilan de liaison en Uplink........................................... 54
Tableau III-4 : descriptif du cas d’utilisation estimer couverture ..................................................... 55
Tableau III-5 : descriptif du cas d’utilisation pour le calcul de capacité d’appel .............................. 56
Tableau III-6 : descriptif du cas d’utilisation pour le calcul de capacité en termes de débit........... 56
Tableau III-7 : descriptif du cas d’utilisation pour le calcul de capacité en termes d’utilisateur .... 57

Évaluation des performances de l’interface radio UMTS –HSPA Liste des tableaux
École Supérieure Privée d’Ingénierie et de Technologie Centre d’Études et de recherche en télécommunication
Chapitre IV
Évaluation des performances de l’interface radio UMTS-HSPA
Tableau IV-1 : Les paramètres géographiques de la zone d’étude.................................................... 80
Tableau IV-2: Paramètres d’une antenne .................................................................................................... 82
Tableau IV-3: Paramètres d’un transmetter ....................................................................................... 82
Tableau IV-4: Paramètres caractérisant une cellule........................................................................... 83
Tableau IV-5: Paramètres communs de simulations des Tx et des cellules...................................... 84
Tableau IV-8: Paramètres indiquant les différents types de terminaux mobiles ............................. 85
Tableau IV-6: Paramètres communs de simulations des Rx et des cellules ..................................... 86
Tableau IV-7 : Caractéristiques des services offerts.................................................................................. 87
Tableau IV.9 : Paramètres des profils d’usagers................................................................................. 87
Tableau IV-10 : Structure d’une carte de trafic................................................................................... 88
Tableau IV-10 : Évaluation de l’activité système handover ............................................................... 92
Tableau IV-11 : Évaluation des paramètres de charge....................................................................... 94
Tableau IV-12 : Évaluation des paramètres de charge....................................................................... 95
Tableau IV-13 : Évaluation des handover..................................................................................................... 96
Tableau IV-14 : Évaluation des performances basé sur le débit........................................................ 97
Tableau IV-14 : Évaluation des puissances.......................................................................................... 98

Évaluation des performances de l’interface radio UMTS –HSPA Liste des figures
École Supérieure Privée d’Ingénierie et deTechnologie Centre d’Études et de Recherche des télécommunications
Liste des figures
Introduction générale
Figure1: Organigramme du CERT ..............................................................................................3
Chapitre I
Les Concepts de base des réseaux UMTS/HSPA
Figure I- 1: Architecture d’un réseau UMTS [10] .......................................................................5
Figure I-2 : Architecture du réseau cœur de l’UMTS [9] ............................................................6
Figure I-3: Sous-système Radio .................................................................................................7
Figure I-4 : Répartition en temps, en fréquence et en code des techniques TDMA, FDMA et
CDMA.......................................................................................................................................8
Figure I-5: Principe du CDMA ...................................................................................................9
Figure I-6 : Principe de l’étalement de spectre [9]...................................................................11
Figure I-7 : Arbre des codes OVSF ...........................................................................................12
Figure I-8 : Techniques de duplexage de W-CDMA..................................................................13
Figure I-9 : Hiérarchie des cellules de l’UMTS [9] ....................................................................13
Figure I-10: Structure de la trame UMTS.................................................................................14
Figure I-11: Structure du slot de données sur la voie descendante .........................................14
Figure I-12 : Structure du slot de données sur la voie montante .............................................14
Figure I-13 : Vue en couches de l’interface radio UTRAN ........................................................16
Figure I-14 - Les opérations de la couche physique .................................................................18
Figure I-15: Soft handover ......................................................................................................21
Figure I-16: Softer handover...................................................................................................22
Figure I-16 Architecture système avec le HSDPA....................................................................23
Figure I-17: Constellations de la modulation 16-QAM et QPSK................................................25
Figure I-18 : Fonctionnement de la couche physique du HSDPA..............................................28
Figure I-19 : Scénario de communication en HSUPA [8] ..........................................................30
Figure I-20 : Canal partagé WCDMA et HSDPA........................................................................31

Chapitre II
Règles d’ingénierie pour la planification radio et le
dimensionnement du réseau UMTS/HSPA
Figure II-1 : Processus de planification de l’interface radio .....................................................33
Figure II-2: propagation des ondes radio dans l’espace...........................................................34
Figure II-3 : Paramètres de calcul du Pathloss.........................................................................34
Figure II-4 : Démarche pour estimer le besoin en trafic...........................................................47
Chapitre III
Implémentation d’un outil de dimensionnement de l’interface
radio HMTS/HSPA
Figure III-1 : Diagramme du cas d'utilisation général..............................................................52
Figure III-2: Diagramme de séquences principales ..................................................................58
Figure III-3 : Diagramme de séquences du calcul du bilan de liaison en Downlink ...................59
Figure III-4 : Diagramme de séquences du calcul du bilan de liaison en Uplink........................60
Figure III-5 : Diagramme de séquences de l’estimation de la couverture ................................61
Figure III-6 : Diagramme de séquences de l’estimation de la capacité.....................................62
Figure III-7 : Diagramme de classe ..........................................................................................63
Figure III-8 : Modèle physique du réseau UMTS......................................................................66
Figure III-9 : Modèle physique du réseau HSPA.......................................................................67
Figure III-10 : Interface d’accueil.............................................................................................69
Figure III-11 : Interface d’authentification...............................................................................70
Figure III-12 : interface inscription ..........................................................................................70
Figure III- 13 : Interface de menu............................................................................................71
Figure III-14: interface de calcul du bilan de liaison en HSUPA ................................................72
Figure III-15 : Interface de calcul du RSCP ...............................................................................73
Figure III-16 : Interface de calcul du bilan de liaison en HSDPA ...............................................73
Figure III-17 : Interface d’estimation de la couverture par le modèle Okumura Hata ..............74
Figure III–18 : Interface d’estimation de la couverture par le modèle Cost 231 Hata ..............75
Figure III-19 : Interface d’estimation de la couverture par le modèle SPM..............................75
Figure III-20: Interface de dimensionnement par capacité ......................................................76
Figure III-21 : Interface de calcul dimensionnement de la station de base ..............................77

Figure III-22 : interfaces de consultation........................................................................................ 78
Chapitre IV
Évaluation des performances de l’interface radio UMTS-HSPA
Figure IV-1: Zone d’étude intégrer dans le simulateur ............................................................81
Figure IV-2 : Configuration du transmetter .............................................................................83
Figure IV-3 des propriétés du site et du bilan de liaison..........................................................84
Figure IV-4 interface de configuration de la fréquence ...........................................................85
Figure IV-5 : Configuration de l’équipement UE......................................................................86
Figure IV-6 : Types de clutter et leur poids..............................................................................88
Figure IV-7 : Prédiction de la couverture.................................................................................89
Figure IV-8: Carte de trafic......................................................................................................90
Figure IV-9: Distribution d’abonné sur la zone de trafic ..........................................................91
Figure IV-10 : Information de simulation sur les abonnés .......................................................91
Figure IV-11 Evaluation des performances en terme d’handover............................................92
Figure IV-12 Evaluation des performances en terme de Channel Elements.............................93
Figure IV-13 : Evaluation des paramètres de performance du système HSPA..........................94
Figure IV-14 Evaluation des paramètres de charge du système HSPA .....................................95
Figure IV-15 Evaluation des performances en terme d’handover service paquet ....................96
Figure IV-16 Evaluation des performances basé sur le débit ...................................................98
Figure IV-17: Evaluation des performances en terme de puissance.........................................99

Évaluation des performances de l’interface radio UMTS –HSPA Introduction générale
École Supérieure Privée d’Ingénierie et de Technologie Centre d’Études et de Recherche en Télécommunication
Réalisé par Jean-Yves MEYO Page | 1
Introduction générale
L'histoire des réseaux radio mobiles s'est bâtie sur différentes générations de
systèmes radio. Après les systèmes analogiques, les systèmes numériques dits de
deuxième génération dont le débit et les services offerts sont très limités ont fait leur
apparition. Les besoins en débits plus élevés notamment pour l'accès à l’Internet ainsi
que des services hauts débits ont poussé à l’élaboration de système radio mobiles haut
débit. Cependant, à l’échelle technologique, l’UMTS (Universal Mobile
Telecommmunications Service) appartient au passé. Après ses promesses de départ d’être
capable de supporter des transferts de données à 2Mb/s, qui se sont avérés par la suite
être plutôt à 384kb/s, est déjà obsolète.
Industriels et opérateurs travaillent depuis longtemps au développement de la
technologie HSPA (High Speed Packet Access) qui est constituée d’un ensemble de deux
protocoles dont le premier est HSDPA qui représente la première étape d’évolution de la
méthode d’accès W-CDMA du réseau mobile de troisième génération UMTS développée en
juin 2005. Cette technologie permet de supporter des services à valeur ajoutée, tels que
l’accès Internet à haute vitesse, téléchargement de fichiers audio, diffusion vidéo en
temps réel ou à la demande, la réception de programmes télévisés et la visiophonie,
etc. Ces services de données nécessitent un réseau d’accès à commutation de paquets
asymétrique pour une meilleure utilisation de la bande spectrale dans un environnement à
plusieurs utilisateurs.
HSDPA se concentre sur l’optimisation du lien descendant, entre la station
émettrice et le terminal mobile. La technologie HSDPA basée sur l’architecture 3GPP
Release 5 est compatible avec les premières versions UMTS déployées et offre des capacités
de transfert par paquet jusqu’à 14,4Mb/s sur une bande de 5MHz. La deuxième étape de
l’évolution de la méthode d’accès W-CDMA du réseau mobile de troisième génération
UMTS développée en juillet 2006 est HSUPA (high speed Uplink packet access) se charge
d’optimiser le lien montant entre le mobile et le réseau. Cette nouvelle évolution
technologique de l’UMTS a été implémentée dans la version 3GPP Releases 6.
HSPA+, qui est une nouvelle amélioration de la technologie HSPA (3GPP Release 7 et 8), a
augmenté les débits théoriques vers 42.2 Mbps dans le sens DL et 11.5 Mbps dans le sens
UL. HSPA est encore en cours de développement et permettra d’accroitre les débits vers 84
Mbps dans le sens DL. Étant donné ses performances en termes d’efficacité spectrale, HSPA
a suscité l’intérêt de plusieurs opérateurs dans le monde ; actuellement plus de 94% des
réseaux UMTS déployés supportent la technologie HSPA.
L’évaluation des performances de la technologie HSPA pose de nouveaux défis émanent de
ses caractéristiques nouvelles par rapport aux versions antérieures (nouveaux canaux,
nouveaux types de modulation…).
Dans le cadre de ce projet, on propose de traiter les différentes techniques utilisées dans
les technologies HSDPA et HSUPA. Par la suite nous procèderont à l’évaluation des
performances de l’interface radio HSPA.

L’évaluation portera sur la couverture et la capacité des stations de base Node B dans les
environnements urbains et ruraux.
Dans le premier chapitre, nous allons introduire les concepts de bases de la norme
UMTS. Au début nous présentons d’abord, son architecture, les différents canaux utilisés par
l’UMTS, la technique d’accès WCDMA et le fonctionnement de la couche physique de
l’UTRAN
Ensuite, on présentera les techniques HSDPA et HSUPA pour finir avec une étude
comparative entre la norme cellulaire UMTS et celle du HSPA.
Le deuxième chapitre portera sur le dimensionnement et la couverture et de la capacité
radio HSDPA/HSUPA. Le développement d’un utilitaire de dimensionnement sera le sujet du
troisième chapitre.
Le quatrième chapitre s’adresse à l’évaluation des performances de l’interface radio du
réseau d’accès HSPA. Au cours de ce chapitre nous allons énumérer les différentes étapes de
l’évaluation des performances et présenterons les résultats des simulations.
La dernière partie de ce projet sera consacré à la conclusion générale, qui illustrera la
synthèse de l’ensemble des résultats obtenus. Cette synthèse sera accompagnée d’une
discussion sur les limites de notre approche d’évaluation de performance et par des
suggestions d’orientations de recherche.
PPRREESSEENNTTAATTIIOONN DDEE LL’’EENNTTRREEPPRRIISSEE
Mon stage de projet de fin d’études s’est déroulé au sein du Centre d’Études et de
Recherche des Télécommunications (CERT), établissement public à caractère non
administratif créé par la loi n°88/145 du décembre 1988 et organisé par le décret n°89/1981
du 23 décembre 1989 tel que modifié par le décret n°95/2023 du 16 octobre 1995. La
création du CERT se situe dans le cadre des approches de restructuration et de
réorganisation des activités du ministère des communications, dictées en grande partie par
l’évolution du contexte économique mondial en général et dans le secteur des
télécommunications en particulier.
La mise en place du CERT répond à des préoccupations majeures au niveau des
télécommunications. Il s’agit en effet de lui permettre de se consacrer à l’exploitation, à
l’extension et au développement des réseaux, à l’amélioration de la qualité de service et des
rapports avec les abonnés,… tout en mettant à sa disposition un support efficace en matière
de:
 Contrôle et réception technique des équipements et produits susceptibles d’être
connectés au réseau public.
 Études d’homologation des produits destinés à être exploités en connexion avec les
réseaux nationaux de télécommunications.
 Études spécifiques et analyses des propositions de prestation de services ou
d’équipements pour le développement de réseaux de télécommunications.

 Études se rapportant aux activités postales.
 La recherche appliquée et Recherche au Développement dans le domaine des
télécommunications.
Ses principaux services sont :
 Le service Homologation dont le revenu représente 80% du budget du CERT.
 Le service d’Audit et Conseil responsable de l’investigation et diagnostic des
réseaux pour mettre en évidence les problèmes et de proposer des solutions
 Les études en télécommunication des réseaux publics, réseaux d’entreprise et des
systèmes d’information.
 L’expertise et la réception technique dont le rôle consiste à gérer les opérations de
contrôle et de réception technique, en usine et sur site.
 Quant à la composition hiérarchique du CERT, elle est représentée par
l’organigramme suivant (voir page suivante) :
Organigramme du Centre des Études et de Recherches en Télécommunication
Figure1: Organigramme du CERT

Problématiques
Dans le contexte actuel de la concurrence dans le domaine de la téléphonie mobile,
les opérateurs sont de plus en plus conscients de mieux gérer leurs ressources pour
minimiser le coût d’investissement dans la mise en place ou la maintenance de leurs réseaux
fixes et mobiles, et le problème se manifeste beaucoup plus important dans un contexte
sans fils, puisqu’il ne s’agit pas seulement de manager les équipements ou le personnel mais
il s’agit ici de la gestion des ressources fréquentielles compte tenu de leurs raretés et les
difficultés dues aux phénomènes physiques.
Le CERT est équipé de bais de test et d’analyse des performances et de validité des
équipements, et cherche à se munir d’outils simples et assez performants de planification
radio qui lui permet de formuler les cahiers des charges de déploiement ; en fait la nécessité
d’avoir une grande base de données qui englobe toutes les informations sur
l’environnement sur lequel se fera l’étude représente un obstacle majeur. En effet, lors du
déploiement d’un projet de type mobile, nous aurons besoins d’un outil qui nous permet au
minimum de savoir le nombre de stations de base à mettre en place dans la zone d’études
en ayant le minimum le nécessaire d’informations sur le type de terrain et sa densité de
trafic, ce qui va permettre aux opérateurs, industriels et ingénieurs de déploiement de
réseaux d’avoir un gain de temps.
Solutions
C’est dans l’optique tracée au paragraphe précédent que s’inscrit la problématique de
notre projet pour aboutir à une solution qui est la conception et la réalisation d’un outil de
dimensionnement d’un réseau HSPA et validation des résultats moyennant un simulateur
propriétaire et professionnel de planification radio utilisé par le CERT pour ces projets. Voici
un aperçu sur les différentes phases du projet :
Élaborer une étude complète sur les normes UMTS et HSPA en mettant l’accent sur le
standard mobile.
 Faire une étude comparative des deux technologies.
 Faire une étude sur les modèles de propagation et choisir trois modèles pour
l’implémentation.
 Définir les différents paramètres agissant sur la réalisation du bilan de liaison.
 Concevoir et réaliser un outil de dimensionnement des réseaux UMTS/HSPA
 Valider les résultats de l’outil par un simulateur de planification radio professionnel.
 Enfin effectuer une étude de cas sur l’évaluation des performances d’un réseau HSPA
déployé sur la région de Cité El Ghazala, dans la banlieue nord de Tunis (Tunisie).

Chapitre I
Les Concepts de base des
réseaux UMTS/HSPA

Concepts de base du système UMTS Chapitre I
Évaluation des performances de l’interface radio UMTS/HSPA
École Supérieure d’Ingénierie et de Technologie Centre d’Étude et de Recherche des télécommunications
Réalisée par Jean-Yves MEYO Page | 5
Introduction
Dans ce chapitre nous donnons un aperçu général des concepts de base de la technologie
UMTS et de ses stades d’évolution jusqu’à la norme HSPA. Cette étude met l’accent sur la
technologie UMTS, son architecture, sa méthode d’accès, sur les protocoles de son interface
radio ainsi que sur le système de handover.
I. Technologie UMTS
L’UMTS fait partie de la famille IMT-2000 et ses spécifications techniques sont
développées par l’organisme 3GPP. Le réseau UMTS vient se combiner aux réseaux
existants. Les réseaux GSM et GPRS apportent les fonctionnalités respectives de voix et de
data. Le réseau UMTS permet d’ajouter les fonctionnalités Multimédia (soit de nouveaux
services en mode paquets). L'UMTS repose sur la technique d'accès multiple W-CDMA
(Wideband Code Division Multiple Access), une technique dite à étalement de spectre,
alors que l'accès multiple pour le GSM se fait par une combinaison de division temporelle
TDMA (Time Division Multiple Access) et de division fréquentielle FDMA (Frequency Division
Multiple Access, accès multiple par répartition en fréquence). La technologie d’accès
utilisée en UMTS est l’UTRA (Universal Terrestrial Radio Access). Les fréquences sont
allouées selon les techniques de duplexage : pour l’UTRA/FDD deux bandes de 60MHZ dont
1920-1980 MHz et 2110-2170 MHz et pour l’UTRA/TDD 1900Mhz-1920Mhz et 2010Mhz-
2025Mhz avec une largeur de bande de 5 Mhz. L'UMTS permet théoriquement des débits de
transfert de 2 Mbit/s, mais fin 2004 les débits offerts par les opérateurs dépassent rarement
384 kbits/s.
I.1. Architecture du réseau UMTS
Figure I- 1: Architecture d’un réseau UMTS [10].

I.1.1 Le réseau cœur
Le réseau cœur de l’UMTS est en charge de la commutation et du routage des
communications (voix et données) vers les réseaux externes. Le réseau cœur se décompose
en deux parties: le domaine circuit et le domaine paquet.
a.Le domaine circuit
Il est composé de MSC /VLR et de GMSC. Il permet de gérer les services temps réel tels que
les conversations téléphoniques. Ces applications nécessitent un temps de transfert rapide.
b.Le domaine paquet
Permet de gérer les applications non temps réel. Il s’agit principalement de la
navigation sur Internet, des jeux en réseau de l’accès et de l’utilisation des emails. Ces
applications sont tolérantes au délai. L’infrastructure s’appuiera sur les éléments principaux du
GPRS:
SGSN (Base de donnée existante en mode paquet GPRS) et GGSN qui joue le rôle de
commutateur vers le réseau Internet et les autres réseaux publics et privés de transmission
de données.
Figure I-2 : Architecture du réseau cœur de l’UMTS [9].

I.1.2 Le sous-système radio (RNS, Radio Network Subsystem)
Le sous-système radio se compose de deux éléments distincts, à savoir le nœud B (node B) et le
contrôleur de réseau radio (RNC, Radio Network Controller) [7]
RNC: Radio Network Controller Figure I-3: Sous-Système Radio
RNS: Radio Network Sub-System
UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network
UE: User Equipment
a.RNC
C’est un sous-système de l’UTRAN constitué d’un contrôleur RNC (Radio Network
Controller) et d’une ou plusieurs stations de base. Les RNS peuvent être connectés entre eux
grâce à l’interface Iur. Le RNC commande plusieurs stations de base via l’interface Iub. Il est
responsable de la gestion des ressources radio de l’ensemble des Node B sous son contrôle,
sachant que chaque Node B ne peut être associé qu’à un seul RNC.
b.Node B
Le Node B est équivalent à la BTS du réseau GSM. Son rôle principal est d’assurer les
fonctions de réception et de transmission radio pour une ou plusieurs cellules du réseau
d’accès de l’UMTS avec un équipement usager. Le Node B travaille implémente la couche
physique du modèle OSI (codage et décodage).
c. Station Mobile (UE, User Equipment)
L'utilisateur UMTS est équipé d'un UE (User Equipment) qui se compose du Mobile
Equipment (ME) correspondant au combiné téléphonique (terminal mobile) et de la carte USIM
(UMTS Subscriber Identity Module). Le rôle de l'USIM est semblable à celui de la carte SIM en
GSM. Elle enregistre les identités de l'abonné telles qu’IMSI, TMSI, P-TMSI, les données de
souscription, la clé de sécurité (Ki) et les algorithmes d'authentification et de génération de clé
de chiffrement. L'UE peut se rattacher simultanément aux domaines circuit (MSC) et paquet

(SGSN) et peut alors disposer simultanément d’un service GPRS et d’une communication
téléphonique, comme un terminal GPRS Classe A.
d.Les interfaces logiques dans l'UTRAN
Plusieurs types d’interfaces de communication coexistent au sein du réseau UMTS :
 Uu: Interface entre un équipement usager et le réseau d’accès UTRAN. Elle permet la
communication avec l’UTRAN via la technologie CDMA.
 Iu: Interface entre le réseau d’accès UTRAN et le réseau cœur de l’UMTS. Elle permet au
contrôleur radio RNC de communiquer avec le SGSN.
 Iur: Interface qui permet à deux contrôleurs radio RNC de communiquer.
 Iub: Interface qui permet la communication entre un NodeB et un contrôleur radio RNC.
I.2 Présentation de la couche physique de l’UMTS
a. Techniques d’accès radio
Il existe trois méthodes de multiplexage utilisées dans les techniques d’acces multiple des
système des réseaux mobilesdans les système des réseaux mobiles à savoir, la première
méthode utilisée par les systèmes analogiques est la répartition en fréquence FDMA
(Frequency Division Multiple Access), la méthode de répartition dans le temps TDMA (Time
Division Multiple Access) utilisée dans les premiers systèmes des réseaux mobiles numériques
suivi du CDMA: Code Division Multiple Access ou AMRC (Accès Multiple par Répartition de
Codes).
C’est cette dernière méthode d’accès qui fera l’objet de notre étude dans cette section du
projet.
Figure I-4 : Répartition en temps, en fréquence et en code des techniques TDMA, FDMA et
CDMA

b.Avantages de la technique CDMA
A l’origine, la technique CDMA a été développée dans les communications hertziennes
militaires.
En effet, le codage d’une donnée permettait :
 D’une part de sécuriser l’information car il est difficile de récupérer l’information
transmise sans la connaissance du code.
 D’autre part, de résister au brouillage éventuel et au bruit, car le spectre du signal
transmis est très large, et la multiplication par le code en réception permet de
diminuer l’impact des perturbations.
Actuellement, la technique CDMA est exploitée dans les communications mobiles,
principalement afin de maximiser la capacité du réseau. Elle permet également de s’affranchir
des difficultés respectives des deux autres techniques pour la mise en œuvre du réseau, qui
sont la séparation des bandes allouées à chaque utilisateur pour la technique FDMA (ou
WDMA), et la synchronisation sur la même horloge de l’ensemble des terminaux
(émetteurs ou récepteurs) pour la technique TDMA.
I.3 Principe de la modulation et de l’étalement spectral du W-CDMA
Le système UMTS utilise la méthode de multiplexage W-CDMA, elle s’appuie sur la
méthode CDMA(Code Division Multiple Access) ou AMRC (Accès Multiple par Répartition
de Codes). En effet chaque utilisateur est différencié du reste des utilisateurs par un code N ou
séquence, issu de la technique d’étalement de spectre qui lui sera alloué au début de sa
communication et qui est orthogonal au reste de codes liés à d’autres utilisateurs. Dans ce cas,
pour écouter l’utilisateur, le récepteur n’a qu’à multiplier le signal reçu par le code N associé à
cet utilisateur. Tous les utilisateurs partagent toute la bande de fréquences comme illustré à la
figure I.5.
Figure I-5: Principe du CDMA
Le schéma général d’une liaison CDMA est présenté dans la Figure I-5. Elle est composée de 3
grandes parties :

 L’émission: pour chaque utilisateur, la donnée à envoyer est codée par le code de
l’utilisateur.
Puis les données étalées de tous les utilisateurs sont sommées.
 La transmission: les données étalées sont émises sur le support de transmission, qui
peut être un câble (optique ou électrique), ou un canal hertzien.
 La réception: Le signal reçu est reparti entre tous les récepteurs destinataires.
Chaque récepteur va extraire du signal reçu le message qui lui est envoyé, en comparant le
signal reçu avec le code de l’utilisateur à détecter. La donnée transmise sera estimée à
partir du degré de ressemblance entre le signal reçu et le code de l’utilisateur désiré. La qualité
de la liaison obtenue dépend principalement de :
 La qualité du support de transmission (comme pour toute liaison de
communication): plus la déformation apportée par le canal de transmission sera faible, et
meilleures seront les conditions de détection du signal.
 La capacité à distinguer les codes entre eux : comme les signaux de tous
les utilisateurs sont additionnés, la qualité de la liaison va fortement dépendre de la
capacité à extraire du signal reçu le signal envoyé par l’utilisateur désiré. Pour cela, on
choisira des codes qui ont le moins de ressemblances possibles entre eux. Dans le cas
idéal, pour lequel il n’y a aucune ressemblance entre les codes, on dit que les codes
sont orthogonaux.
Parmi les techniques à étalement de spectre, on peut citer le FH-CDMA (Frequency
Hopping CDMA) et le DS-CDMA (Direct-Sequence CDMA). Le FH-CDMA consiste à étaler le
spectre par des sauts de fréquences. Cependant, cette technique n’étant pas utilisée dans le
système UMTS, son étude est peu pertinente dans le cadre de notre recherche. Quant au DS-
CDMA, appelé aussi « CDMA à séquences directes », il est à la base du processus d’étalement de
spectre dans le standard WCDMA.
I.3.1 Étalement de spectre par séquences directes DS-CDMA (Direct-
Sequence CDMA)
Le W-CDMA réalise un étalement de spectre selon la méthode de répartition par séquence
directe (Direct Sequence). Pour cela, chaque bit de l’utilisateur à transmettre est multiplié (OU
exclusif) par un code pseudo aléatoire PN (Pseudo random Noise code) propre à cet utilisateur. La
séquence du code (constituée de N éléments appelés "chips") est unique pour cet utilisateur en
question, et constitue la clé de codage. Cette dernière est conservée si le symbole de donnée est égal
à 1, sinon elle est inversée. La longueur L du code est appelée facteur d’étalement SF (Spreading
Factor). Si chacun des symboles a une durée Tb, on a 1 chip toutes les Tb/N secondes. Le nouveau
signal modulé a un débit N fois plus grand que le signal initialement envoyé par l'usager et utilisera
donc une bande de fréquences N fois plus étendue. Nous avons donc une relation entre le débit
initial et le débit final du type :

Remarque: La relation ci-dessus nous permet de dire que plus le facteur d’étalement SF est
élevé, plus le Débit Chip sera élevé. Cela implique que le débit de données dans le canal sera
élevé. Les canaux à débits variables peuvent être libérés en fonction des besoins de l’utilisateur.
Figure I-6 : Principe de l’étalement de spectre [9] .
Afin de pouvoir lire le message codé envoyé, le récepteur doit réaliser la même
opération. En effet, ce dernier génère la même séquence d’étalement qu’il multiplie au signal
reçu afin d’obtenir les données. Les données des autres utilisateurs (pas de multiplication avec
la séquence d’étalement) restent étalées.
I.3.2 Codes d’étalement
Chaque utilisateur possède un code, il est donc nécessaire de n’avoir aucune
interférence entre ceux-ci. Pour cela, nous utilisons des codes orthogonaux dits codes OVSF
(Orthogonal Variable Spreading Factor Code) afin de modifier le facteur d’étalement et de
conserver l’orthogonalité des différents codes d’étalement. Ces codes sont définis par un arbre
OVSF où chaque nœud possède 2 fils. Les codes des 2 fils sont issus du code de leur père
commun, c'est-à-dire que leur code est composé par le code du père et de son
complémentaire. L’arbre des codes OVSF ainsi créé et peut être représenté sous la forme de la
matrice de Hadamard.
Débit Chip =Débit Bit x SF

Figure I-7 : Arbre des codes OVSF
L’arbre ci-dessus, nous montre la relation entre le facteur d’étalement et le nombre de
codes disponibles pour un étalement donné. Il est important de savoir que le facteur d’étalement
SF détermine la longueur du code. Le nombre de bits dans les trames des canaux dédiés pour le
transfert des données se trouve par l’intermédiaire de la relation suivante :
Comme k est compris entre 0 et 6, les valeurs du facteur d’étalement SF peut être égal à 7 valeurs.
K 0 1 2 3 4 5 6
SF 256 128 64 32 16 8 4
Tableau I-1 : valeurs du facteur d’étalement
I.4 Modes de transmission duplex sur la voie radio
Le duplexage est la manière dont les deux sens de liaison partagent les ressources
radio. Il existe deux modes de lien montant (uplink noté UL) quand il s’agit de l’émission du
mobile vers la station de base. Le lien descendant (downlink noté DL) correspond à l’émission
de la station de base vers le mobile.

Figure I-8 : Techniques de duplexage de W-CDMA
 UMTS-TDD (Universal Mobil Telecommunications System Time Duplex Division).
C’est une norme qui utilise la technique de duplexage connue sous le nom TDD-CDMA elle
permet des transmissions bidirectionnelles en duplexe sur la même fréquence en alternance et
elle est plus adaptée dans les zones de couverture à microcellules.
UMTS-FDD (Universal Mobil Telecommunications System Frequency Duplex Division)
Cette norme connue encore sous le nom de WCDMA (Wideband CDMA), assure un
duplexage des transmissions sur deux fréquences montante et descendante. Elle est plus
adaptée dans les zones de couverture à macro-cellule.
Figure I-9 : Hiérarchie des cellules de l’UMTS[9]
I.5 Trames UMTS
L'organisation temporelle de l'UMTS est basée sur une super trame de 720 ms, composée
elle même de 72 trames de 10 ms et chaque trame est divisée en 15 slots de 667 µs. La
transmission sur ces intervalles de temps se fait par la modulation QPSK. La figure(I-10) illustre
la structure de la trame UMTS.

Une seule trame est structurée comme suit :
Figure I-10: Structure de la trame UMTS
Structure du slot de données
La trame temporelle descendante est organisée comme suit :
Figure I-11: Structure du slot de données sur la voie descendante.
Durant le time slot de 667 µs, l’information utile est envoyée sur le canal DPDCH (Dedicated
Physical Data CHannel) et l’information de control est envoyée sur le canal DPCCH (Dedicated
Physical Control CHannel). Nous pouvons émettre un nombre de symboles n variable. Le nombre
n varie de la manière suivante :
n= 10x2k. Allant de 10 pour k=0 jusqu’à 1280 pour k=7.k est un entier qui dépend du facteur
d'étalement (Spreading Factor). SF = 512 / 2k.
La trame temporelle montante est organisée comme suit :
Figure I-12 : Structure du slot de données sur la voie montante
Pour le sens montant, le nombre de symboles n par time slot s’écrit : n=10x2k, k est entre 0 et 6,
donc n varie de 10 à 640.
DPDCH: le canal de données dédié.
DPCCH: le canal de contrôle dédié. Ces deux canaux sont multiplexés en temps (sens
descendant) et en quadrature (sens montant).

 Les symboles pilotes assurent une détection cohérente du signal par estimation des
caractéristiques du canal de propagation.
 Le contrôle de puissance : TPC.
 Le format et le multiplexage utilisés pour les données transmises sur le DPDC :
 Sur la voie montante seulement, l'indication des diversités de transmission.
I.6 Type de Canaux utilisés en UMTS
En UMTS on distingue trois types de canaux dont les canaux physiques qui
véhicule l’information sur l’interface radio, les canaux logiques qui sont définis par la
nature de l’information transportée et les canaux de transport qui sont définis par les
caractéristiques de la transmission sur l’interface radio.
I.6.1 Canaux physiques
Canal AICH (Acquisition Indicator CHannel)
Pour une réponse de la couche physique aux accès initiaux; DL uniquement
Canal SCH (Synchronization CHannel)
Permet au mobile de se synchroniser au réseau ; DL uniquement
Canal CPICH (Common Pilot CHannel)
Canal pilote commun ; permet au mobile de se synchroniser sur la cellule et d’estimer sa
puissance reçue (mesure à l’origine des handovers; DL uniquement.
I.6.2 Canaux logiques
a. Canaux logiques de trafic
Canal DTCH (Dedicated Traffic CHannel)
Transfert de données dédiées à un utilisateur; bidirectionnel
Canal CTCH (Common Traffic CHannel)
Canal point à multipoint pour le transfert de données à un groupe d’utilisateurs; DL
uniquement
b. Canaux de contrôle
Canal BCCH (Broadcast Control CHannel)
Diffusion d’information système; DL uniquement.
Canal PCCH (Paging Control CHannel)
Pour le paging ; DL uniquement.
Canal DCCH (Dedicated Control CHannel)
Transfert d’informations de contrôle (établissement d’appel, handover…) dédiée à un
utilisateur ; bidirectionnel.

Canal CCCH (Common Control CHannel)
Transfert d’informations de contrôle partagées par les utilisateurs (accès initial, réponse à
l’accès initial) ; bidirectionnel.
c. Canaux de transport
Permettent à la couche physique d’offrir des services de transport à la couche supérieure.
Canal DCH (Dedicated CHannel)
Transport des informations de l’utilisateur et des
Informations de contrôle des couches supérieures relatives à cet utilisateur.
 Canal BCH (Broadcast CHannel)
Diffusion d’informations système propres à une cellule (Code utilisé …) ; sens descendant.
Canal FACH (Forward Access CHannel)
Après une demande d’accès initial par le canal RACH, le réseau répond au mobile dans ce canal
canal PCH (Paging CHannel)
Canal descendant permettant au réseau d’appeler un mobile dans la zone de localisation
canal DSCH (Downlink Shared CHannel)
Canal descendant transportant des données dédiées à un utilisateur spécifique
canal RACH (Random Access CHannel)
Canal montant dans lequel un mobile effectue des requêtes de demande de connexion.
canal CPCH (Common Packet CHannel)
Canal montant partager qui étend les fonctionnalités du RACH. Les mobiles peuvent y envoyer
des paquets de données sans nécessairement avoir une connexion ouverte.
I.7 La pile protocolaire de l'interface radio
L’interface radio de l’UTRAN est structurée en couches dont la pile protocolaire est
structurée en couches.
Nous allons décrire seulement les trois principales couches du model OSI à savoir: la couche
physique, la couche liaison de données et la couche réseau.
Figure I-13 : Vue en couches de l’interface radio UTRAN

I.7.1 Couche1
Elle représente la couche physique du modèle OSI.
I.7.1.1 Présentation de la couche physique
La couche physique fournit le service de transfert d’information à la couche MAC à travers
des canaux de transport. En émission, les données fournies par la couche MAC sont passées
dans une chaîne de codage de canal avant d’être transmises sur le médium physique. En
réception, les données reçues sur un canal physique sont passées dans une chaîne de
décodage de canal avant d’être remises à la couche MAC.
a. Fonctionnalités
La couche physique effectue :
 Le codage/décodage canal pour la protection contre les erreurs sur les canaux de
transport
 Le multiplexage de plusieurs canaux de transport en un bloc composite CCTrCH
(Code Composite Transport Channel) et la répartition de ce CCTrCH sur un ou plusieurs
canaux physiques; en réception, le CCTrCH est dé multiplexé sur les canaux de transport
 L’adaptation du débit qui consiste à rajouter ou à retirer des bits de protection pour
ajuster la taille des données à la capacité du canal physique
 La modulation et l’étalement de spectre ainsi que leur fonction inverse
 La synchronisation en fréquence et en temps
 Le contrôle de puissance en boucle fermée
 L’exécution des mesures et l’indication des résultats de mesures aux couches
supérieures
 Le support de la macro diversité (un UE peut communiquer avec plusieurs
Nœud B en même temps)
b. Fonctionnement
L’enchaînement des opérations que la couche physique effectue est sensiblement le
même lorsque un canal émet du réseau vers le mobile (canal descendant) ou du mobile vers le
réseau (canal montant).

Figure I-14 - Les opérations de la couche physique.
 Contrôle d’erreurs
Le contrôle d’erreurs regroupe les fonctions d’ajout du CRC et de codage canal. Il permet
de protéger les informations contre les erreurs dues à la transmission sur l’interface radio.
La détection d’erreurs par CRC (Cycling Redundant Check) est une méthode qui consiste à
ajouter à chaque bloc de transport des bits de parité qui permettent de détecter les erreurs à
la réception tandis que la technique de ‘codage canal’ produit des bits de redondance qui sont
utilisés sur l’entité réceptrice pour corriger les erreurs de transmission.
Il existe deux techniques de codage canal :
 Le codage convolutif où le codeur quand il reçoit un bit en sort deux ou trois selon le
taux de codage.
 Le codage Turbo qui peut être vu comme la concaténation de deux codeurs
convolutifs qui opèrent en parallèle. Il permet d’atteindre des taux d’erreurs inférieurs
à10-5
.
 Concaténation ou segmentation des blocs de transport
La concaténation et la segmentation des blocs de transport préparent les données pour la
phase de codage canal. Lorsque plusieurs blocs de transport d’un même canal de transport
sont à émettre sur un même intervalle de temps (TTI), les différents blocs sont concaténés en

un bloc unique, fourni ensuite en entrée à la fonction de codage canal
 Égalisation ou adaptation du débit
L’égalisation (ou ajustement) permet d’adapter la taille des blocs, en sortie du codage canal, à la
capacité du canal physique, le nombre de bits n’étant pas forcément égal au nombre de bits
d’information que peut transporter un canal physique.
L’adaptation du débit consiste à retrancher ou rajouter des bits dans les flots d’information de
chaque canal de transport. En effet, le débit dans une trame d’un canal physique est limité. De
plus, au cours d’une connexion, un même canal physique peut convoyer des bits d’information
issus de différents canaux de transport. Il faut donc adapter le débit à la sortie de chaque canal
de transport.
 1er et 2ème entrelacements
Les fonctions d’entrelacement ont pour but de rendre la répartition des erreurs plus aléatoire et
d’augmenter ainsi les performances du correcteur d’erreurs. Ce procédé consiste à mélanger
une séquence de bits en émission. Il existe 2 catégories de techniques d’entrelacement:
l’entrelacement par bloc et l’entrelacement convolutionnel.
 Segmentation des trames
Cette fonction a pour but de segmenter la séquence de bits contenue dans un
TTI en un nombre entier de trames consécutives.
 Multiplexage des canaux de transport
Chaque canal de transport délivre une séquence binaire codée. Ces séquences sont ensuite
concaténées les unes après les autres pour ne créer qu’un flot binaire unique en série : le canal
de transport composite codé ou CCTrCH.
 Segmentation pour le canal physique
Cette fonction est mise en œuvre lorsque plusieurs canaux physiques sont utilisés pour
transporter les données d’un CCTrCH particulier.
 Étalement et modulation
Ces opérations adaptent les données binaires à la transmission sur l’interface radio. L’étalement
de spectre va permettre à plusieurs utilisateurs d’être présents simultanément sur une même
bande de fréquence.
La modulation utilisée sera de type QPSK et va permettre la transmission de deux bits par
symbole ou, plutôt de deux chips par symbole puisque le signal binaire a déjà été étalé.

I.7.2 Couche 2
Elle représente la couche liaison de donnée du modèle OSI et s’identifie en quatre sous-
couches :
 La sous-couche MAC (Medium Access Control)
La couche MAC gère l’accès au médium de transmission à travers un ensemble de fonctions :
 L’association des canaux logiques avec les canaux de transport
 La commutation, sur ordre de RRC, du type de canal de transport associé à un canal logique
qui permet d’adapter dynamiquement les ressources mobilisées à l’activité de la source du
trafic.
 Le contrôle du volume de trafic sur chaque canal de transport actif.
 La gestion des priorités entre les différents flux de données d’un utilisateur et entre les
différents utilisateurs sur les canaux communs et les canaux partagés par l’agencement de
leurs trafics
 Le multiplexage en émission des données de plusieurs canaux logiques sur un canal de
transport
 Le démultiplexage en réception de plusieurs canaux logiques supportés par un seul canal de
transport
 L’identification des mobiles lorsqu’ils utilisent les canaux de transport communs.
 La sous-couche RLC (Radio Link Control)
La couche RLC établit la connexion entre l'équipement de l'utilisateur UE (User Equipment) et le
RNC (Radio Network Controller). Elle contient des fonctions classiques du niveau 2 tel que le
transfert des données sur l'interface radio. Elle réalise la fonction de segmentation des paquets
en des unités de taille prédéfinie par la couche RRC. Ces unités sont appelées RLC-PDU (RLC-
Packet Data Unit). Elle assure aussi le réassemblage des paquets à la réception.
 La sous-couche BMC (Broadcast/Multicast Control)
Elle est chargée d’assurer les fonctions de diffusion de messages sur l’interface radio.
 La sous-couche PDCP (Packet Data Convergence Protocol)
Elle assure deux fonctions principales. Tout d'abord, elle permet d'assurer l'indépendance des
protocoles radio de l'UTRAN (couches MAC et RLC) par rapport aux couches de transport réseau
TNL (Transport Network Layer). Cette indépendance permettra de faire évoluer les protocoles
(exemple passage de l'IPv4 à l'IPv6) sans modifications des protocoles radio de l'UTRAN. D'autre
part, la couche PDCP offre les algorithmes de compression de données ou d'en-tête de paquets
de données, permettant un usage plus efficace de ressource radio.

I.7.3 La couche 3
C’est la couche de transport du système UMTS elle représente :
 La couche RRC (Radio Resource Control)
Elle a pour rôle de gérer la signalisation des connexions radio entre le mobile et l'UTRAN:
établissement, libération et reconfiguration. Elle est responsable des fonctions de contrôle
d'admission, de la gestion des ressources radio, du contrôle de puissance et de la gestion de
mobilité. Une seule connexion RRC est établie pour chaque mobile quel que soit le nombre des
sessions et le mode packet switched (PS) ou circuit switched (CS).
I.8 Le handover
Le Handover est un phénomène nécessaire à la mise en place du concept cellulaire. Il ne se
produit qu’en cours de communication, lorsque le mobile franchit les limites de la cellule. Les
objectifs du handover sont de maintenir une qualité de communication acceptable et de
minimiser le niveau d’interférences global. Trois types de handover sont définis dans le système
UMTS :
 Le soft handover
 Le softer handover
 Le hard handover
a. Le soft handover
Le soft handover permet au mobile d’être connecté simultanément à plusieurs stations de base,
donc la transmission n’est pas interrompue au cours du changement de cellule.
Figure I-15 : Soft handover.
Le RNC sélectionne une liste de Node B candidat à entrer en Soft Handover selon le critère des
conditions radio alors le RNC choisit la meilleure trame montante
b. Le softer handover
Le softer handover se produit quand les stations de base sont sectorisées. Ainsi,
quand le terminal mobile se trouve dans une zone de couverture à deux secteurs
adjacents d'une station de base, les communications avec la station de base empruntent
simultanément deux canaux radio, un pour chaque secteur. Deux codes d'étalement

doivent alors être utilisés dans le sens DL afin que le terminal mobile puisse distinguer les
deux signaux issus des deux secteurs et on a donc deux connexions simultanées pour cet
usager. Dans le sens UL, les signaux provenant du terminal sont reçus par les deux
secteurs de la station de base et routés vers le même récepteur de Rake. Les signaux sont
ainsi combinés au niveau de la station de base.
Figure I-16: Softer handover
c. Le Hard handover
Il permet de réaliser des Hard handover interfréquences ou intrafréquences. Tant que le
mobile est dans l’état Cell_DCH, permet de changer de mode de fonctionnement, FDD et TDD. Il
est utilisé pour les procédures suivantes: Reconfiguration d’un canal physique, établissement,
reconfiguration ou libération du support radio, reconfiguration d’un canal de transport.
II. Concepts de base du système HSPA
L'évolution de l’UMTS vers le HSPA n’a été comme celui du 2Gvers 3G, le passage du 3G au
3G+ n’est seulement qu’une évolution logicielle. Basée sur le même principe du CDMA et sur la
même bande de fréquence. Le déploiement du HSPA ne demande pas de changement matériel.
Toutes les infrastructures actuelles sont conservées, l’opérateur n'a qu'à mettre à jour le codage,
et la modulation au niveau réseau d'accès.
Utilisation du HSPA, offre des performances dix fois supérieures à la 3G (UMTS R'99). Cette
évolution permet d'approcher les performances des réseaux DSL (Digital Subscriber Line). La
norme HSPA comprend deux standards nommés HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) et
HSUPA (High Speed Uplink Packet Access). Le HSPA est la norme implicite de HSDPA et HSUPA. Ces
deux protocoles sont standarisé par 3GPP comme release 5 et 6.
Bande de fréquence
Au niveau de la répartition de la bande de fréquence pas de changement:
 Deux bandes appairées (1920-1980MHz et 2110-2170MHz)
 Deux bandes non appairées (1900-1920MHz et 2010-2025MHz)
Deux modulations sont possibles : QPSK, 16QAM. Les techniques de modulation utilisées
dans la norme HSPA constituent une grande amélioration par rapport à l’UTMS. Le HSPA présente
également un mécanisme appelé AMC (Adaptative Modulation and Coding), permettant de
changer automatiquement de mode de modulation pour optimiser l'utilisation de lien.

II.1 Présentation générale du HSDPA
La première étape de la mise en place du HSPA, est implémentation du protocole HSDPA
sur le downlink. Le HSDPA est doté d’un ensemble de propriétés dont la combinaison permet
d’améliorer la capacité du réseau ainsi que le débit de données jusqu’à plus de 10 Mbps (débit
pic) pour le trafic sur le lien descendant. Parmi ces propriétés, nous retrouvons des techniques
connues et utilisées dans des standards d’évolution tel que le GSM/EDGE et que l’on résume
par les points suivants :
La technique de modulation et de codage adaptatifs AMC (Adaptative Modulation and
Coding) ;
 Une méthode de retransmission hybride rapide appelée H-ARQ (Hybrid Automatic
Repeat reQuest) ;
 Des algorithmes d’ordonnancement rapide de paquets (Fast Packet Scheduling).
Figure I-16 Architecture système avec le HSDPA
II.1.2 Améliorations du HSPDA
II.1.2.1 Ajout de nouveaux canaux dédiés au HSDPA
Dans le but d’implémenter la technologie HSDPA, trois nouveaux canaux ont été
introduits dans les spécifications de la Release 5 : le HS-DSCH, le HS-SCCH et le canal physique
HS-DPCCH [4].
 Le canal HS-DSCH (High Speed Downlink Shared CHannel)
Est un canal partagé qui transporte les données des utilisateurs sur le lien descendant, avec un
débit pic allant au delà des 10 Mbps.
 Le canal HS-SCCH (High Speed Shared Control CHannel)
Prend en charge l’information de contrôle nécessaire de la couche physique afin de permettre
le décodage des données sur le canal HS-DSCH.

 Le canal HS-DPCCH (High Speed Downlink Dedicated Physical Control CHannel)
Transporte l’information de contrôle nécessaire sur le lien montant, notamment les
acquittements ACK (positifs et négatifs) ainsi que l’information sur la qualité du lien radio.
Puisque le canal HS-DSCH est partagé par plusieurs utilisateurs, il est nécessaire d’avoir une
méthode d’ordonnancement pour répartir les ressources à tous. Des algorithmes
d’ordonnancement rapides permettent de distribuer efficacement les ressources du canal HS-
DSCH pour tous les utilisateurs voulant accéder au réseau. À la figure I-16, on constate que
cette fonctionnalité a été également déplacée vers la station de base.
II.1.2.2 Utilisation de 15 codes maximum par utilisateur
Le système HSDPA peut allouer 15 canaux à un même utilisateur dans le but d’augmenter le
débit de façon significativement.
II.1.2.3 Court TTI (Transmission Time Interval)
Le TTI (Time Transmission Interval) est l'intervalle entre la transmission des blocs de
données. En UMTS cette intervalle de temps variait entre 10 ms à 80 ms, il passe à 2 ms en
HSDPA ce qui permet de réagir plus vite en fonction des conditions radio, d'adapter le schéma
de codage plus régulièrement, de supporter un trafic et un nombre d'utilisateurs plus
importants.
II.1.2.4 Mécanisme de retransmission hybride HARQ
C’est un mécanisme qui permet de limiter et corriger les erreurs de transmission grâce à
la redondance de la couche physique et à la retransmission de la couche liaison de données.
L'émetteur envoie un bloc d'informations et attend une acceptation ou un refus du récepteur.
Afin d'obtenir une acceptation rapide, un processus de différentes demandes est lancé en
parallèle. En cas de demande de retransmission, suite à des données reçues incorrectes, les
informations sont combinées entre l'original et la nouvelle transmission pour obtenir le
message entier.
II.1.2.5 Modulation et codage adaptatif
Dans les réseaux mobiles, la qualité d’un signal reçu par un terminal dépend de plusieurs
facteurs, comme la distance entre la station de base ou la perte de propagation due aux
obstacles ou aux trajets multiples. Dans le but d’améliorer la performance d’un système, en
termes de débit de données et de fiabilité de la couverture radio, le signal transmis vers et par
un utilisateur particulier est modifié de façon à prendre en compte les variations de la qualité
du signal à travers un processus connu sous le nom « adaptation au lien radio » (link
adaptation), connu également sous le nom de AMC.
L'AMC désigne l'adaptation dynamique du schéma de codage (et donc du débit) en
fonction des conditions radio. Le mobile remonte le CQI (Channel Quality Indication) au Node B
qui réajuste le schéma de codage toutes les 2 ms : choix d'un codage plus ou moins protecteur
avec plus ou moins de redondance, choix d'une modulation QPSK ou 16 QAM. La modulation
QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) permet de coder 2 bits par symbole. En revanche la
modulation 16-QAM permet de coder 4 bits par symbole, ce qui augmente considérablement le
débit. Il faut noter que l’introduction d’un ordre de modulation plus élevé est accompagnée
d’une plus grande complexité dans les terminaux mobiles, qui doivent estimer l’amplitude
relative aux symboles reçus. Cette estimation d’amplitude est nécessaire pour que le terminal

puisse séparer tous les points de la constellation 16-QAM telle qu’illustré à la Figure I-17. Étant
donné que cette estimation devient plus difficile lorsque la qualité du signal reçu est mauvaise,
il est alors plus judicieux d’utiliser la modulation QPSK dont la constellation est moins dense.
Figure I-17: Constellations de la modulation 16-QAM et QPSK
En combinant le type de modulation, le taux de codage et le nombre de codes supportés, nous
obtenons plusieurs combinaisons, appelées également schéma de modulation et de codage
MCS (Modulation and Coding Scheme), qui ont été proposées par le 3GPP dans la Release 5 et
résumées dans le tableau I-2. Ainsi, un utilisateur qui serait proche d’une station de base
pourrait se voir attribué, par exemple, une modulation 16-QAM avec un taux de codage de 3/4
et dont le terminal supporte 15 codes (en parallèles). Cette combinaison lui permettrait de
bénéficier d’un débit de l’ordre de 10.7 Mbps sur le lien descendant. L’AMC a été intégré aux
fonctionnalités des Node B supportant la technologie HSDPA. Par conséquent, la station de
base a la responsabilité de sélectionner le schéma de modulation et de codage approprié.
Selon le nombre de codes parallèles pouvant être supporté par le terminal, nous obtenons
plusieurs classes de terminaux HSDPA spécifiées dans la Release 5 avec un total de 12
catégories. Ces catégories permettent d’avoir des débits pics allant de 0.9 à
14.4 Mbps, comme le montre le tableau I-2 [3]. Les dix premières classes de terminaux doivent
être capables de supporter la modulation 16-QAM, alors que les deux dernières (11 et 12)
supportent uniquement la modulation de base QPSK.
MCS Modulation Taux de codage Débit max
5 Codes 10 Codes 15 Codes
1 QPSK 1/4 600 Kbsp 1.2 Mbsp 1.8 Mbps
2 2/4 1.2 Mbps 2.4 Mbsp 3.6 Mbps
3 3/4 1.8 Mbps 3.6 Mbps 5.4 Mbps
4 16-QAM 2/4 2.4 Mbps 4.8 Mbps 7.2 Mbps
5 3/4 2.6 Mbps 7.2 Mbps 10.7 Mbps
Tableau I-2: Schémas de modulation et de codage MCS sur le lien DL

Catégorie Nombre maximun
de codes parallèles
Bits de cannaux de
transport de TTI
Type de HARQ Débits ( Mbps)
1 5 7298 Solf combining 1.2
2 5 7298 IR 1.2
4 5 7298 IR 1.8
6 5 7298 IR 3.6
8 10 14411 IR 7.2
10 15 27952 IR 14.4
12 5 3630 IR 1.8
Tableau I-3 : Catégories de terminaux supportant la technologie HSDPA
II.1.2.6 Rapid scheduling de la Node B
En UMTS, l'établissement de la transmission par paquet se fait à partir du RNC, tandis
qu'en HSDPA, elle se fait à partir du Node B. Cela permet de réagir beaucoup plus rapidement,
notamment grâce à un TTI (Transmission Time Interval) plus court. Ainsi, chaque utilisateur
dispose du même temps mais grâce à l'AMC, le schéma de codage est propre à chaque
utilisateur ce qui lui permet d'obtenir le meilleur débit possible en fonction de ses conditions
radio.
Le Rapid scheduling de nodeB est encore appelé l’ordonnanceur. C’est le mécanisme
qui permet de déterminer à quel utilisateur il convient de transmettre dans un intervalle de
temps donné. C’est un élément déterminant dans la conception puisqu’il répartit l’allocation du
canal entre les utilisateurs et ainsi, d’une manière générale, détermine le comportement global
du système. Un débit optimal du système peut être obtenu en affectant toutes les ressources
radio à l’utilisateur avec les meilleures conditions radio du canal, néanmoins un ordonnanceur,
en pratique, devrait avoir plusieurs niveaux d’équité. Ainsi, en choisissant différents
algorithmes d’ordonnancement, les opérateurs peuvent adapter sur mesure le comportement
du système à leurs besoins. Alors, il n’est pas nécessaire de standardiser les algorithmes utilisés,
au lieu de cela, les vendeurs peuvent choisir différents critères. La prédiction de la qualité du
canal, la charge courante de la cellule, ainsi que des classes différentes de priorités de trafic
sont des exemples d’informations sur lesquels l’ordonnanceur pourrait se baser pour prendre
ses décisions.

II.1.3 Fonctionnement de la couche physique
Le processus, illustré à la figure I-19, montre les procédures de fonctionnement de la couche
physique HSDPA, qui se résume par les étapes suivantes:
1. L’ordonnanceur dans le Node B évalue les conditions du lien radio pour les différents usagers
en calculant la quantité de données présentes dans le buffer pour chacun des utilisateurs ainsi
que le temps écoulé depuis la dernière fois qu’un utilisateur donné, ayant des transmissions en
attente, a été servi. Les critères devant être pris en compte dans l’ordonnanceur dépend de
l’implémentation spécifique au fournisseur du réseau mobile ;
2. Une fois qu’un terminal a été choisi pour être servi à un certain intervalle TTI donné, le Node
B identifie les paramètres HS-DSCH nécessaires, comme par exemple le nombre de codes
disponibles, la possibilité d’utiliser ou non la modulation
16-QAM ou alors les limitations des capacités des terminaux. Le type de mémoire soft du
terminal détermine également le type de retransmission HARQ pouvant être utilisée ;
3. Le Node B commence à transmettre le HS-SCCH deux slots avant le TTI HSDSCH
correspondant pour communiquer au terminal les différents paramètres. Le terminal peut
sélectionner un ou plusieurs canaux HS-SCCH (parmi un ensemble limité à quatre) à condition
qu’il n’y ait pas de données dans la trame HS-DSCH précédente pour ce terminal ;
4. Le terminal gère les différents canaux HS-SCCH qui sont mis à sa disposition par le réseau et
une fois que le terminal a décodé la Partie 1 d’un HS-SCCH qui lui est destiné, celui-ci
commence à décoder le reste et va stocker dans le buffer les codes nécessaires du HS-DSCH;
5. Ayant déjà décodé les paramètres du HS-SCCH de la Partie 2, le terminal peut déterminer à
quel processus ARQ appartiennent les données et si celles-ci doivent être combinées avec
l’information déjà présente dans le soft buffer ;
6. Par la suite, le terminal envoie un indicateur ACK/NAK sur lien montant, en fonction de la
vérification CRC appliquée aux données HS-SCCH;
7. Si le réseau continue à transmettre des données pour le même terminal sur des intervalles
TTI consécutifs, le terminal va rester sur le même HS-SCCH utilisé lors du précédent TTI.

Figure I-18: Fonctionnement de la couche physique du HSDPA [4]
II.2 Présentation de la norme HSUPA
HSUPA (High Speed Uplink Packet Access), également appelé Enhanced Uplink (EUL) en 3GPP,
augmente le débit de données des terminaux mobiles vers la station de base jusqu’à 5,76
Mbit/s. Le délai de retournement a pu être réduit grâce à l’introduction optionnelle d’une sous-
trame de 2 ms, ce qui est important pour les services de paquets temporellement sensibles.
Le HSUPA emploie la majeure partie du Release 99, alors que l'utilisation de quelques nouvelles
méthodes permet de fournir des données du terminal à la node B. HSUPA est normalisée dans
3GPP version 6 et ses caractéristiques principales sont récapitulées ci-dessous :
transmission de Multi-code
Établissement du programme du noeud B
Option pour un TTI plus court (TTI = 2ms ou TTI = 10ms)
Retransmissions du noeud B (H-ARQ)
Facteur de propagation variable du minimum SF = 2
Contrôl de puissance
II.2.1 Débit
 HSDPA (3GPP R5) : DL 14.4Mbps + UL 0.4 Mbps
 HSUPA (3GPP R6) : DL 14.4 Mbps + UL 5.7 Mbps

II.2.2 Apport de la release 6
HSUPA introduit plusieurs nouveaux canaux sur les liaisons montante et descendante.
E-DCH (Enhanced Dedicated Channel) C’est un canal de transport sur liaison montante
transportant un bloc de données pour chaque TTI.
E-DPDCH (E-DCH Dedicated Physical Data Channel)
Ce canal transporte les données utilisateur sur la liaison montante. Le terminal utilisateur
peut utiliser jusqu'à quatre E-DPDCH avec un facteur d’étalement de SF=256 à SF2. 2*SF2 E-
DPDCH sont nécessaires pour obtenir 2 Mbits/s, le débit maximal pris en charge par les
premiers terminaux.
E-DPCCH (E-DCH Dedicated Physical Control Channel)
Ce canal transporte les informations de contrôle nécessaires pour décoder le canal montant
EDPDCH, de même que l’indicateur E-TFCI (E-DCH Transport Format Combination Indicator) qui
donne la taille de bloc, le numéro de séquence de retransmission RSN et le « Happy Bit » qui
indique si le terminal utilisateur est satisfait de l’allocation actuelle de ressources (Serving
Grant).
II.2.3 Transmission Multi-Code
La modulation et le codage adaptatifs (AMC) n'est pas employée dans HSUPA, car des
arrangements plus élevés de modulation exigent plus d'énergie dont les terminaux mobiles
sont limités. La solution pour réaliser des débits plus élevés est trouvée dans l'utilisation de la
transmission de multi-code, qui est plus efficace à l'Uplink que dans l'AMC. Dans la transmission
HSUPA jusqu'à 4 E-DPDCH peuvent être transmis pour un E-DCH pour un utilisateur de HSUPA
pendant un TTI, En utilisant un multiplexage de code. L'utilisation du même canal l'E-DPDCH
multiplexé a un facteur d’étalement(SF) différent. Ces combinaisons décrites explicitement
dans les normes par ordre de débits descendants pour la transmission de multi-code sont les
suivants : 2xSF2 + 2xSF4, 2xSF2, 2xSF4.
II.2.4 Le Scheduling en HSUPA
La procédure de l’établissement d’une communication en HSUPA est très semblable au
Release 99 plutôt que le HSDPA. L'algorithme d'établissement de connexion essaye simplement
de maintenir la sortie de cellules haute en ajustant l'E-DPDCH pour transmettre des puissances
et ainsi que les choix de la configuration. Le terminal mobile fournit des informations au sujet
de ses possibilités de vider sa puissance et la Node B décide s'il peut transmettre plus de
puissance ou pas selon la limite d'élévation de bruit.
II.2.5 Mécanisme de retransmission hybride (HARQ) dans HSUPA
La fonctionnalité de H-ARQ dans HSUPA est très semblable au HSDPA. Le maintien des paquets
non reconnus en mémoire dans les terminaux permet une bonne retransmission en cas de
réception d’un NACK négatif dans la Node B. La seule différence principale est que le procédé

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