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UNIVERSITE DE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE

     Master 2 Télécommunication Professionnel




Projet bibliographique

  «LTE : Long Term Evolution»



           Réalisé par: Mei Chenfei

                           Zhang Yaoliang




           Soutenue le 04 Février devant le jury




                                        Année Universitaire 2007-2008
Table des matières


   Introduction.................................................................................................................. - 5 -
   1 OFDMA .................................................................................................................... - 6 -
   1.1 Technique d’accès multiple en voie descendante : OFDMA(Orthogonal Frequency
   Division Multiple Access)............................................................................................ - 6 -
   1.1.1 Description de l’OFDM ...................................................................................... - 6 -
   1.1.2 l’OFDMA......................................................................................................... - 7 -
   1.2 Canaux physiques................................................................................................... - 7 -
   1.2.1 Structure de trame ............................................................................................... - 7 -
   1.2.2 Canaux physiques et Canaux de transport........................................................... - 8 -
   1.2.2.1 Structure de trame en voie descendante ........................................................... - 8 -
   2 SC-FDMA............................................................................................................... - 12 -
   2.1 Technique d’accès multiple en voie montante : SC-FDMA(Single Carrier –
   Frequency Division Multiple Access)........................................................................ - 12 -
   2.1.1 Description de SC-FDMA................................................................................. - 12 -
   2.1.2. La procédure de transmission sur la voie montante ......................................... - 13 -
   2.2 Canaux physiques................................................................................................. - 13 -
   2.2.1 Structure de trame ............................................................................................. - 13 -
   2.2.2 Canaux physiques et Canaux de transport......................................................... - 13 -
   3 MIMO ..................................................................................................................... - 16 -
   3.1 Canal de propagation............................................................................................ - 16 -
   3.2 MIMO .................................................................................................................. - 16 -
   3.3 SU(Single UE)-MIMO en voie descendante : Configuration :4X4 au maximum - 16 -
   3.4 MIMO pour E-MBMS en voie descendante ........................................................ - 17 -
   3.5 SU(Single UE)-MIMO en voie montante : Configuration :2X2 .......................... - 17 -
   3.6 MU(Multi-UE)-MIMO en voie montante : Configuration :2X2.......................... - 17 -
   4 Handover................................................................................................................. - 18 -
   4.1 Handover Intra E-UTRAN................................................................................... - 18 -
   4.2 Handover Inter RAT............................................................................................. - 19 -
   4.3 Handover entre E-UTRAN et Non-3GPP radio technologies .............................. - 19 -
   5 IMS ......................................................................................................................... - 20 -
   5.1 Général................................................................................................................. - 20 -
   5.2 Un réseau mieux adapté aux nouveaux services .................................................. - 20 -
   5.3 Le marché............................................................................................................. - 20 -
   6 Conclusion .............................................................................................................. - 21 -
   Bibliographie.............................................................................................................. - 22 -




                                                                                                                                   -2-
Abbreviations
ACK      Acknowledgement

ASESS    Adaptive Selection of the Surviving Symbol Replica Candidates

BCH      Broadcast Channel

BS       Base Station

CAZAC    Constant Amplitude Zero Auto-Correlation

CDD      Cyclic Delay Diversity

CP       Cyclic Prefix

CQI      Channel Quality Indicator

CRC      Cyclic Redundancy Check

DCT      Discrete Cosine Transform

DL       Downlink

DRX      Discontinuous Reception

DSCH     Downlink Shared Channel

DTX      Discontinuous Transmission

DUSP     Switching point from downlink to uplink

E-DCH    Enhanced Dedicated Channel

E-UTRA   Evolved UTRA

E-UTRAN Evolved UTRAN

FBI      Feedback Information

FDD      Frequency Division Duplex

FDM      Frequency Division Multiplexing

FEC      Forward Error Correction

FFT      Fast Fourier Transform

FSTD     Frequency Switched Transmit Diversity

GERAN    GSM EDGE Radio Access Network



                                                                         -3-
HARQ    Hybrid Automatic Repeat reQuest

HCR     High Chip Rate

HSDPA   High Speed Downlink Packet Access

IDFT    Inverse Discrete Fourier Transform

IDMA    Interleaved Division Multiple Access

IFFT    Inverse Fast Fourier Transform

IOTA    Isotropic Orthogonal Transform Algorithm

LCR     Low Chip Rate

LTE     Long Term Evolution

MAC     Medium Access Control

MBMS    Multimedia Broadcast Multicast Service

MCS     Modulation and Coding Scheme

MIMO    Multiple Input Multiple Output

MLD     Maximum Likelihood Detection

MTCH    MBMS traffic channel

NACK    Non-Acknowledgement




                                                   -4-
Introduction

   Dans l'industrie des télécommunications, LTE (Long Term Evolution) est le nom
d'un projet au sein du 3GPP qui vise à produire les spécifications techniques de la
future norme de réseau mobile de quatrième génération (4G). C’est un système pour
l’amélioration de l’Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) et l’optimisation de
l'architecture UTRAN. Dans la réduction du coût par bit, il améliorer l'efficacité du
spectre et réduisez le coût du backhaul (transmission en UTRAN). Il augmente la
prestation de services - plus de services à moindre coût avec une meilleure expérience
utilisateur. Il met l'accent sur la prestation de services en utilisant "IP" et réduit le
délai de préparation et de temps de trajet aller-retour. Il augmente de l'appui de QoS
pour les différents types de services (voix sur IP par exemple) et aussi augmente le
débit (100Mbps DL 50Mbps UL).
   Dans 4 chapitres de cet article pour vous montrer l’architecture de radio,
l’architecture du coeur network. Dans le chapitre 1, ce sont les présentations du
liaison Downlink et la technique OFDMA. Dans le chapitre 2, ce sont les
présentations du Uplink et la technique SC-FDMA. Dans le chapitre 3, ce sont les
présentations du MIMO. Dans le chapitre 4, ce sont les présentations sur le Handover
et dans les dernières deux chapitres sont IMS et la conclusion.




                                                                                     -5-
1 OFDMA

1.1 Technique d’accès multiple en voie descendante : OFDMA(Orthogonal
Frequency Division Multiple Access)

1.1.1 Description de l’OFDM
    L'OFDM divise une bande de fréquence en plusieurs sous-canaux espacés par des
zones libres de tailles fixes. Par la suite, un algorithme, la Transformée de Fourier
Rapide Inverse (Inverse Fast Fourier Transform, IFFT), véhicule le signal par le biais
des différents sous-canaux. C'est également cet algorithme qui s’occupe de la
recomposition du message chez le récepteur. Le but est alors d'exploiter au maximum
la plage de fréquence allouée tout en minimisant l'impact du bruit grâce aux espaces
libres séparant chaque canal. Cette modulation apparaît alors comme une solution
pour les canaux qui présentent des échos importants (canaux multi trajets). Un canal
multi trajet présente, en effet, une réponse fréquentielle qui n'est pas plate (cas idéal)
mais comportant des creux et des bosses, dus aux échos et réflexions entre l'émetteur
et le récepteur. Un grand débit impose une grande bande passante et si cette bande
passante couvre une partie du spectre comportant des creux (dus aux trajets multiples),
il y a perte totale de l'information pour la fréquence correspondante. Le canal est alors
dit « sélectif » en fréquence. Pour remédier à ce désagrément, l'idée est de répartir
l'information sur un grand nombre de porteuses, créant ainsi des sous-canaux très
étroits pour lesquels la réponse fréquentielle du canal peut-être considérée comme
constante. Ainsi, pour ces sous canaux, le canal est non sélectif en fréquence, et s'il y
a un creux, il n'affectera que certaines fréquences. L'idée est d’utiliser la diversité
apportée pour lutter contre la sélectivité fréquentielle et temporelle du canal. En
diffusant l'information sur un nombre important de porteuses, on s'affranchit alors de
la sélectivité du canal.
    Un des grands avantages des schémas de la modulation OFDM est d’avoir partagé
la complexité de l’égalisation entre l’émetteur et le récepteur, contrairement aux
schémas de transmissions mono-porteuses. Ceci permet d’avoir des récepteurs
simples et peu coûteux. Les avantages des différentes variantes de l'OFDM sont
nombreux :
• Une utilisation efficace des ressources fréquentielles en comparaison avec les
solutions classiques de multiplexage fréquentiel. Ceci est dû au fait que dans l'OFDM,
les canaux se chevauchent tout en gardant une orthogonalité parfaite.
• Les techniques multi-porteuses sont robustes au bruit impulsif puisque chaque
porteuse est affectée d’un bruit indépendant des autres porteuses. Contrairement aux
modulations mono porteuses où le bruit peut affecter un certain nombre de symboles
transmis, la perte d’un symbole dû à un bruit important n’affectent pas les autres
symboles.
• Les techniques OFDM ont une très grande flexibilité dans l'allocation de bit/débit
dans des contextes multi-utilisateurs. En effet, en fonction de la valeur du gain
instantané du canal, chaque sous-porteuse peut-être codée indépendamment des autres


                                                                                      -6-
porteuses.
   A l’inverse, un des grands inconvénients des techniques OFDM est leur manque
inhérent de diversité. Les schémas OFDM ont sacrifié la diversité des schémas
mono-porteuses au profit d’une égalisation simplifiée. En effet, lorsque qu’une
sous-porteuse est affectée d’une atténuation, l’information émise sur cette porteuse est
irrémédiablement perdue. En pratique, des schémas OFDM codés connus sous le nom
de COFDM (Coded OFDM) sont utilisés pour remédier à ces inconvénients. Une
autre manière de se réconcilier avec le schéma mono porteuse est l’OFDMA, concept
adaptatif de l’OFDM pouvant allouer une ou plusieurs porteuses à un utilisateur
particulier ajoutant ainsi la possibilité de voir cela comme une méthode d’accès au
médium.

1.1.2 l’OFDMA
   Dans la technique OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access),
chaque sousporteuse est exclusivement assignée à un seul utilisateur, éliminant de ce
fait les Interférences Intra Cellulaires (ICI). Cela a pour conséquence directe un
décodage facile de l’OFDMA par l’utilisateur. Une telle simplicité est
particulièrement intéressante pour les opérations descendantes, lorsque la puissance
de traitement est limitée par les terminaux utilisateurs par exemple.
   On imagine aisément que la performance d’un canal secondaire alloué à un
utilisateur sera différente de celle d’un autre utilisateur, puisque les qualités de canal y
sont différentes, en fonction des conditions de propagation individuelles. Ceci veut
dire qu’un canal qui a de mauvaises performances avec un utilisateur peut se révéler
favorable à un autre. La technique OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple
Access) exploite cette caractéristique, du fait qu’elle permet d’allouer des canaux
secondaires différents selon les utilisateurs dans une fenêtre temporelle à
configuration variable pour la transmission d’un certain nombre de symboles OFDM.
   Dans la voie descendante, chaque salve est encodée (par exemple avec un code à
convolution, LDPC ou turbo CTC) et modulée (QSPK, 16QAM, 64QAM)
individuellement par le support physique de la station de base. Ceci pourrait par
exemple signifier, que la salve DL n°1 est modulée en 16QAM avec codage à
convolution, alors que la salve n°5 est modulée en 64QAM avec codage turbo CTC,
de sorte que le volume de bits transférés par symbole OFDMA sur le canal logique
secondaire varie fortement entre ces deux salves. La localisation de la salve dans la
trame OFDMA ainsi que le type de codage utilisé par le terminal (utilisateur) est
indiquée dans la DL-MAP, qui sert de « table des matières » à la trame elle-même et
est transmise en premier.

1.2 Canaux physiques

1.2.1 Structure de trame
   Les canaux physiques sont munis d’une structure de trame qui sert à structurer les
données transmises. Chaque trame est divisée en 20 time-slots.



                                                                                        -7-
Figure: Frame structure
  Tslot = 15360 × Ts = 0.5 ms avec Ts = 1 (15000 × 2048) seconds, numérotées de 0 à 19.

Un subframe est définie comme deux slots consécutives.

1.2.2 Canaux physiques et Canaux de transport
--Les canaux physiques définis dans la voie descendante sont:
      Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)
      Physical Multicast Channel (PMCH)
      Physical Downlink Control Channel (PDCCH)
      Physical Broadcast Channel (PBCH)
      Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH)
      Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH)
                 BCH      PCH     DL-SCH   MCH
                                                        Downlink
                                                        Transport channels




                                                        Downlink
                                                        Physical channels
                PBCH            PDSCH      PMCH


1.2.2.1 Structure de trame en voie descendante
   LTE Supporte une large gamme de la                   bande     passante(par   exemple
1.4/1.6/3/3.3/5/10/15/20 MHz, etc.)




                                                                                      -8-
La structure de sub-frame avec normal cyclic prefix en voie descendante est
illustrée à la figure. Chaque sub-frame se compose deux time-slots de longueur de
0.5ms (6 ou 7 symboles OFDM selon la longueur du cyclic prefix). À l'intérieur de
chaque frame, les symboles de référence sont situés dans les 1er et 5e symbole
OFDM.(La figure est pour la structure de deux antennes en émission.)




  Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) utilise la structure ci-dessus et la
modulation QPSK, 16QAM, 64QAM et utilisant mother Turbo code R =1/3.
  Physical Downlink Shared Channel(PDSCH) supporte HARQ utilisant soft
combining, la modulation adaptative, MIMO/Beamforming.




1.2.2.3. Physical Downlink Control Channel (PDCCH)
   On a besoin des signaux de contrôle dans chaque sub-frameen voie descendante, tel
que downlink scheduling grant, uplink scheduling grant, and downlink ACK/NACK.
   On utilise seulement le code convolutif avec R=1/3, K=7 et la modulation QPSK
pour le canal PDCCH.

1.2.2.4. Canaux de synchronisation
 -Canaux de synchronisation primaire(P-SCH)
 -Canaux de synchronisation secondaire(S-SCH)
                P-SCH                                       S-SCH




                                                                                -9-
1.2.2.5 Physical Broadcast Channel (PBCH)
Le PBCH est caractérisée par les paramètres suivants:
-- La taille fixe par bloc TTI
-- Modulation QPSK
-- Aucun HARQ

1.2.2.6 Physical Multicast Channel (PMCH)
   On utilise MBMS Single Frequency Network (MBSFN)
MBMS: Multicast Broadcast Multimedia Services
MBSFN est envisagée pour les services tels que la télévision mobile ou DVB-H. En
MBSFN, les données sont transportés dans la même ressource bloc appartient des
eNBs différents. Le préfix cyclique pour MBSFN est plus longue (16.5μs) pour que
le terminal mobile puisse recombiner des signaux venant des eNBs différents. La
bande passante pour chaque sous-porteuse est de 7.5KHz. La modulation est QPSK,
16QAM, 64QAM.

1.2.2.7 Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH)
  On utilise le canal PCFICH pour indiquer le nombre de symboles utilisés dans
chaque sub-frame pour le signal contrôle en voie descendante. La modulation est
QPSK. La modulation est QPSK.

1.2.2.8 Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH)
--HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request
  HARQ est une nouvelle technique de retransmission qui utilise le protocole
Stop-And-Wait. La modulation supporté dans la voie montante et descendante sont
QPSK, 16QAM et 64QAM.




                                                                            - 10 -
1.2.2.9 La procédure de transmission sur la voie descedante




                                                              - 11 -
2 SC-FDMA

2.1 Technique d’accès multiple en voie montante : SC-FDMA(Single Carrier –
Frequency Division Multiple Access)

2.1.1 Description de SC-FDMA
   Le SC-FDMA offre des performances et une complexité globale similaire a
l’OFDMA mais utilise en revanche une technique de multiplexage fréquentiel a une
seule porteuse.
   Le SC-FDMA utilise l'accès FDMA entrelacé (IFDMA) ou FDMA localisé
(LFDMA), un émetteur génère des symboles de modulation pour des types de
données différents (par exemple, des données de trafic, la signalisation, et les pilotes)
   Deux modes de transmission sont alors possibles : le mode localisé et le mode
distribué.
--Le mode localisé : Aucun zéro n’est inséré entre les échantillons de sortie de la DFT,
ceux-ci étant donc transposes sur des sous-porteuses consécutives.
--Le mode distribué : Un certain nombre de zéros est inséré entre chaque échantillon
de sortie de la DFT, offrant une plus grande diversité fréquentielle.




  L’envoi de données en OFDM s’effectuant parallèlement sur plusieurs
sous-porteuses, le PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) résultant est élevé.
  Au contraire, le SC-FDMA consiste en l’envoi de données en série sur une même
porteuse, permettant de ce fait d’obtenir un PAPR moindre.




                                                                                    - 12 -
2.1.2. La procédure de transmission sur la voie montante




2.2 Canaux physiques

2.2.1 Structure de trame
   Le nombre de symboles SC-FDMA dans un slot, dépend de la taille du préfixe
cyclique :




   Dans chaque slot SC-FDMA, le deuxième et l’avant dernier symbole sont des
symboles courts (short blocks) utilises notamment pour la transmission du signal de
référence. Les autres symboles sont des symboles longs (long blocks) utilises
exclusivement pour la transmission de données et/ou de signalisation.
-- Structure d’un slot pour une trame générique (CP normal)




-- Structure d’un slot pour une trame alternative (CP normal)




2.2.2 Canaux physiques et Canaux de transport
--Les canaux physiques définis dans la voie montante sont:
      Physical Uplink Shared Channel, PUSCH
      Physical Uplink Control Channel, PUCCH
      Physical Random Access Channel, PRACH




                                                                                - 13 -
2.2.2.1. Physical Uplink Shared Channel (PUSCH)
   PUSCH a des caractéristiques similaires à PDSCH en voie descendante. Le
différence est que la modulation 64QAM est un choix optionnel pour les équipements
différents. D’ailleurs, PUSCH peut atteindre jusqu'à 50-60 Mbit/s en utilisant une
seule antenne en transmission.

2.2.2.2. Physical Uplink Control Channel (PUCCH)
   PUCCH est composé de:
   - CQI
   - ACK/NA
   - Scheduling request
   L'CQI informe des conditions actuelles sur le canal. ACK/NAK consiste des
acquittements de HARQ sur la voie descendante.

2.2.2.3. Physical Random Access Channel (PRACH)
   Le PRACH est constitué d'un cyclic prefix de la longueur TCP, une part de
séquence de la longueur TCP et un guard time de longuer TSEQ .

                        CP                  Sequence


                        TCP                   TPRE




2.2.3 Canaux de référence
Ces signaux permettent notamment au Node-B de estimer du canal UL pour une
détection et une démodulation cohérente et aussi estimer de la qualité du canal UL
pour le scheduling des canaux.
-- Demodulation reference signal, associé à la transmission de PUSCH ou PUCCH
   On utilise demodulation reference signal pour estimer la qualité de canal sur lequel
on transmet des informations tel que PUSCH ou PUCCH.
-- Sounding reference signal, et non pas associé à la transmission de PUSCH ou
PUCCH
   Signal de référence Sounding reference signal peut occuper au moins une partie
différente du spectre de la transmission des données pour estimer la qualité de canal
différent de PUSCH ou PUCCH.

                                                                                  - 14 -
On fait des mesure de multiplexage des signaux de référence pour le cas d'une UE
avec plusieurs antennes(MIMO) peut être utilisé par la suite.

2.2.4 Contrôle de puissance
   Le contrôle de puissance détermine energy per resource element (EPRE).
La norme LTE prévoit plusieurs types de contrôle de puissance :
--Un contrôle de puissance en boucle ouverte
--Un contrôle de puissance en boucle fermée




                                                                              - 15 -
3 MIMO

3.1 Canal de propagation
-IES : sélectivité fréquentielle
-Doppler : sélectivité temporelle
-Espacement entre antennes : sélectivité spatiale




3.2 MIMO
   Deux modes de transmission : SU-MIMO et MU-MIMO
SU-MIMO : Tous les flux d’informations appartiennent de la même utilisateur.
MU-MIMO : Tous les flux d’informations appartiennent des utilisateurs différents.
-Solution: exploiter une combinaison hybride à base de:
MIMO : Spatial Multiplexing (SM) pour accroître l’efficacité spatiale et le débit crête.




MIMO : Space-Time Coding (STC) classiques pour améliorer la robustesse du
lien(multi-path fading) ou la portée pour les débits moyens (adaptés aux paquets de
faible taille, VoIP).




MIMO : Beamforming en transmission utilisée non pas comme un moyen d’étendre la
portée mais pour une augmentation du débit en point à point.

3.3 SU(Single UE)-MIMO en voie descendante : Configuration :4X4 au
maximum
-Multiplexage spatial(SM) :CSI(Channel state information)
-Beamforming :CSI


                                                                                   - 16 -
-Diversité spatiale

3.4 MIMO pour E-MBMS en voie descendante
   If faut noter que si on utilise MIMO pour E-MBMS en voie descendante, le
FBI(Feedback information) par les UE est pas faisable.
   On peut utiliser la diversité spatiale en boule ouverte ou le multiplexage spatial en
boule ouverte. D’ailleurs, on peut aussi utiliser la combinaison les deux
approches :multiplexage et diversité.

3.5 SU(Single UE)-MIMO en voie montante : Configuration :2X2
   Il faut dire que le SU-MIMO n’est pas envisagé pour la première phase de LTE. Il
est envisagé dans la deuxième phase.

3.6 MU(Multi-UE)-MIMO en voie montante : Configuration :2X2
   Il faut noter qu’on est en train de travailler sur la faisabilité de la technologie
SDMA qui correspond de MU(Multi-user)-MIMO(2X2) sur la vie montante.




                                                                                   - 17 -
4 Handover

4.1 Handover Intra E-UTRAN
    Il faut noter que la procédure Handover est effectuée sans l’intervention EPC.
            UE                                               Source eNB                                     Target eNB                     MME                Serving     Gateway


                                                                                                          0. Area Restriction Provided
                      1. Measurement Control

                                packet data                                                                 packet data


                                UL allocation                                                                                                            Legend

                                                                                                                                                       L3 signalling
                     2.         Measurement Reports
                                                                                                                                                   L1/L2     signalling
                                                           3. HO decision
                                                                                                                                                       User Data
                                                                                4.     Handover Request




                                                                                                                                                                                    Handover Preparation
                                                                                                      5. Admission Control
                                                                                6. Handover Request Ack
                                  DL allocation

                           7.     Handover Command

    Detach from old cell
                                                Deliver buffered and in transit
    synchronize to new
            and
                                                 packets to target eNB
            cell




                                                                                                                                                                                    Handover Execution
                                                                                8.     SN Status Transfer


                                                                            DL Data Forwarding


                                                                                                      Buffer packets from
                                                                                                         Source eNB
                                                      9.        Synchronisation

                                                10.        UL allocation    +    TA for UE

                                                11. Handover Confirm


                                                                                                                    12. Path Switch Request
                                                                                                                                                 13. User Plane update
                                                                                                                                                         request



                                                                                                                                                              14. Switch DL path




                                                                                                                                                                                    Handover Completion
                                                                                                                                                 15.User Plane update
                                                                                                                                                        response
                                                                                                                  16.Path Switch Request Ack
                                                                            17. Release Resource


                                                Flush DL buffer, continue
                                                delivering in -transit packets
                                                                                     DL Data Forwarding

                                                           18. Release
                                                              Resources

                                                             packet data                                                                 packet data




Préparation 1-6:
 -Réalisation de mesures sur le lien UE et eNB courant.
 -Réalisation de mesures sur le lien UE et eNB destination.
 -Décision de déclencher du Handover prise par le eNB suite aux résultats de


                                                                                                                                                            - 18 -
mesures.
  -Demande de Handover au eNB destination.
Exécution Handover 7-18 :
  -Affirmation de Handover vient du eNB destination.
  -Transfert des l’informations dans le beffer du eNB source au eNB destination.
   -Après l’établissement de nouvelle lien, on va changer de l’information concernant
l’UE et eNB dans AGW.
  -Libération le lien entre l’UE et le eNB source.
Il faut noter que :
   Pendant toute la durée de Handover, on utilise pas de buffer de AGW pour
transférer de l’information.
   Pendant la durée de Handover, il y aura une rupture de 10ms.
   Le real-time service et le non real-time service utilisent la même Intra E-UTRAN
Handover.

4.2 Handover Inter RAT

4.3 Handover entre E-UTRAN et Non-3GPP radio technologies




                                                                                 - 19 -
5 IMS

5.1 Général
  IMS, pour IP Multimedia Subsystem, est une révolution dans les télécoms.
  IMS fournit une couche intermédiaire au coeur des réseaux pour passer du mode
appel classique (circuit) au mode session. Autrement dit, il permet d'ouvrir plusieurs
sessions au cours d'une même communication. De là, de multiples scénarios sont
possibles.
   Les premiers services IMS seront beaucoup plus simples, à commencer par la
convergence fixe/mobile. Mais la convergence entre le monde de la téléphonie et
l'univers IP laisse augurer une profonde mutation de l'offre.
5.2 Un réseau mieux adapté aux nouveaux services
   L'IMS va permettre de simplifier globalement le réseau qui, actuellement, doit être
adapté au cas par cas pour supporter de nouveaux services : simplifier augmentera les
performances et la qualité de service. L'IMS présente l'avantage supplémentaire de
faciliter l'application de la stratégie d'opérateur intégré, en adoptant la même
architecture pour une famille de services intégrés et convergents destinés à la fois au
fixe, au mobile et à l'Internet.
5.3 Le marché
  C’est l’intérêt des équipementiers de pousser à la roue pour vendre de nouvelles
plate-formes. Alcatel-Lucent, Nokia, Ericsson, Nortel sont les principaux pourvoyeurs
de cette technologie.
   Mais, pour les opérateurs de téléphonie fixe et mobile, l'investissement se fera sous
contrainte et ils devront avant tout trouver un nouveau modèle économique pour
engranger de nouveaux revenus, suffisant à compenser les éventuelles pertes
occasionnées par le passage à IP. Pour ce faire, un consortium s'est créé, MaCS
(comprenant Nokia, Deutsche Telekom et France Télécom, entre autres), dont
l'objectif est de trouver de nouveaux services rendus possibles par IMS.




                                                                                   - 20 -
6 Conclusion

  Le groupe de promotion de LTE fondé au mois de mai et comprenant parmi ses
membres fondateurs Alcatel-Lucent, Ericsson, Orange, Nokia et Nokia Siemens
Networks, Nortel, T-Mobile et Vodafone.
   Nokia, et les membres de LSTI, annonce le succès d’une phase de tests concernant
la technologie LTE, l’une des candidates aux réseaux post 3G. Les perspectives de
LTE ont attiré de nouveaux membres dans l’Initiative, comme China Mobile, Huawei,
LG, NTT DoCoMo, Samsung, Signalion, Telecom Italia et ZTE.
  Ces premiers tests confirment la capacité de cette technologie à fournir de très
hauts débits mobiles dans des contextes fixes et de mobilité. Cette technologie doit
permettre d’optimiser l’utilisation du spectre, de réduire les coûts de fonctionnement
pour les opérateurs et d’offrir des temps de latence réduits ainsi que du très haut débit
pour les utilisateurs. Selon la définition du 3GPP, LTE doit être en mesure de fournir
des débits descendants de 100Mbps et montants de 50Mbps.
   Alcatel-Lucent et LG Electronics annoncent avoir réalisé avec succès des essais
d’appels LTE à l’aide de la solution LTE d’Alcatel-Lucent et de prototypes de
terminaux mobiles de LG le 15 novembre 2007. Ils ont été effectués au moyen d’une
configuration à antenne unique et d’une configuration MIMO 2X2 sur un canal de
10MHz.
  Si les résultats sont encourageants et permettent d’envisager un lancement
commercial pour 2010, tous les obstacles techniques ne sont pas levés et parmi
ceux-ci l’allocation des ressources spectrales. Selon l’ITU-R, il faudra trouver 1GHz
supplémentaire, en plus du spectre déjà attribué aux télécommunications mobiles,
pour répondre aux besoins.
  L’opérateur japonais NTT DoCoMo, qui travaille depuis longtemps sur LTE, sera le
premier à lancer un réseau commercial d’ici 2010.




                                                                                    - 21 -
Bibliographie


UMTS Evolution     3GPP Release 7 to Release 8 HSPA and SAE/LTE               07/2007
Physical layer aspects for evolved   UTRA 3GPP TR 25.814 V7.1.0               09/2006
Report on Technical Options and Conclusions      3GPP TR 23.882 V1.12.0       10/2007
Requirements for (E-UTRA) and (E-UTRAN) 3GPP TR 25.913 V7.3.0                 03/2006
LTE Physical Layer - General Description         3GPP TS 36.201 V8.1.0        11/2007
Overall description of E-UTRAN                   3GPP TS 36.300 V8.2.0        09/2007
Architecture description of E-UTRAN              3GPP TS 36.401 V8.0.0        12/2007
NGN Security standards for Fixed-Mobile Convergence Judith E.Y.Rosseb            ETSI
                                                                              01/2007
Investing in convergence   Lucent Technologies        Bell Labs Innovations
La nouvelle génération du WiFi: IEEE802.11n Marc de Courville      Motorola Labs
Les Antennes Intelligentes dans les Réseaux de Radiocommunication        Gérard Carrer
France Telecom R&D                                                             06/2007

Etude des systèmes MIMO associés à des modulations multiporteuses Vincent LE NIR
France Telecom R&D                                                       11/2004

3GPP Long-Term Evolution/System Architecture Evolution       Overview
Ulrich Barth  Alcatel                                                         09/2006

3G long-term evolution       Dr.Erik Dahlman         Ericsson Research          2005
NetworkContent Synchronisation for MBSFN Transmission in 3GPP Networks
Derek Richards and Chandrika Aorrall                                11/2007




                                                                                  - 22 -

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  • 1. UNIVERSITE DE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE Master 2 Télécommunication Professionnel Projet bibliographique «LTE : Long Term Evolution» Réalisé par: Mei Chenfei Zhang Yaoliang Soutenue le 04 Février devant le jury Année Universitaire 2007-2008
  • 2. Table des matières Introduction.................................................................................................................. - 5 - 1 OFDMA .................................................................................................................... - 6 - 1.1 Technique d’accès multiple en voie descendante : OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)............................................................................................ - 6 - 1.1.1 Description de l’OFDM ...................................................................................... - 6 - 1.1.2 l’OFDMA......................................................................................................... - 7 - 1.2 Canaux physiques................................................................................................... - 7 - 1.2.1 Structure de trame ............................................................................................... - 7 - 1.2.2 Canaux physiques et Canaux de transport........................................................... - 8 - 1.2.2.1 Structure de trame en voie descendante ........................................................... - 8 - 2 SC-FDMA............................................................................................................... - 12 - 2.1 Technique d’accès multiple en voie montante : SC-FDMA(Single Carrier – Frequency Division Multiple Access)........................................................................ - 12 - 2.1.1 Description de SC-FDMA................................................................................. - 12 - 2.1.2. La procédure de transmission sur la voie montante ......................................... - 13 - 2.2 Canaux physiques................................................................................................. - 13 - 2.2.1 Structure de trame ............................................................................................. - 13 - 2.2.2 Canaux physiques et Canaux de transport......................................................... - 13 - 3 MIMO ..................................................................................................................... - 16 - 3.1 Canal de propagation............................................................................................ - 16 - 3.2 MIMO .................................................................................................................. - 16 - 3.3 SU(Single UE)-MIMO en voie descendante : Configuration :4X4 au maximum - 16 - 3.4 MIMO pour E-MBMS en voie descendante ........................................................ - 17 - 3.5 SU(Single UE)-MIMO en voie montante : Configuration :2X2 .......................... - 17 - 3.6 MU(Multi-UE)-MIMO en voie montante : Configuration :2X2.......................... - 17 - 4 Handover................................................................................................................. - 18 - 4.1 Handover Intra E-UTRAN................................................................................... - 18 - 4.2 Handover Inter RAT............................................................................................. - 19 - 4.3 Handover entre E-UTRAN et Non-3GPP radio technologies .............................. - 19 - 5 IMS ......................................................................................................................... - 20 - 5.1 Général................................................................................................................. - 20 - 5.2 Un réseau mieux adapté aux nouveaux services .................................................. - 20 - 5.3 Le marché............................................................................................................. - 20 - 6 Conclusion .............................................................................................................. - 21 - Bibliographie.............................................................................................................. - 22 - -2-
  • 3. Abbreviations ACK Acknowledgement ASESS Adaptive Selection of the Surviving Symbol Replica Candidates BCH Broadcast Channel BS Base Station CAZAC Constant Amplitude Zero Auto-Correlation CDD Cyclic Delay Diversity CP Cyclic Prefix CQI Channel Quality Indicator CRC Cyclic Redundancy Check DCT Discrete Cosine Transform DL Downlink DRX Discontinuous Reception DSCH Downlink Shared Channel DTX Discontinuous Transmission DUSP Switching point from downlink to uplink E-DCH Enhanced Dedicated Channel E-UTRA Evolved UTRA E-UTRAN Evolved UTRAN FBI Feedback Information FDD Frequency Division Duplex FDM Frequency Division Multiplexing FEC Forward Error Correction FFT Fast Fourier Transform FSTD Frequency Switched Transmit Diversity GERAN GSM EDGE Radio Access Network -3-
  • 4. HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest HCR High Chip Rate HSDPA High Speed Downlink Packet Access IDFT Inverse Discrete Fourier Transform IDMA Interleaved Division Multiple Access IFFT Inverse Fast Fourier Transform IOTA Isotropic Orthogonal Transform Algorithm LCR Low Chip Rate LTE Long Term Evolution MAC Medium Access Control MBMS Multimedia Broadcast Multicast Service MCS Modulation and Coding Scheme MIMO Multiple Input Multiple Output MLD Maximum Likelihood Detection MTCH MBMS traffic channel NACK Non-Acknowledgement -4-
  • 5. Introduction Dans l'industrie des télécommunications, LTE (Long Term Evolution) est le nom d'un projet au sein du 3GPP qui vise à produire les spécifications techniques de la future norme de réseau mobile de quatrième génération (4G). C’est un système pour l’amélioration de l’Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) et l’optimisation de l'architecture UTRAN. Dans la réduction du coût par bit, il améliorer l'efficacité du spectre et réduisez le coût du backhaul (transmission en UTRAN). Il augmente la prestation de services - plus de services à moindre coût avec une meilleure expérience utilisateur. Il met l'accent sur la prestation de services en utilisant "IP" et réduit le délai de préparation et de temps de trajet aller-retour. Il augmente de l'appui de QoS pour les différents types de services (voix sur IP par exemple) et aussi augmente le débit (100Mbps DL 50Mbps UL). Dans 4 chapitres de cet article pour vous montrer l’architecture de radio, l’architecture du coeur network. Dans le chapitre 1, ce sont les présentations du liaison Downlink et la technique OFDMA. Dans le chapitre 2, ce sont les présentations du Uplink et la technique SC-FDMA. Dans le chapitre 3, ce sont les présentations du MIMO. Dans le chapitre 4, ce sont les présentations sur le Handover et dans les dernières deux chapitres sont IMS et la conclusion. -5-
  • 6. 1 OFDMA 1.1 Technique d’accès multiple en voie descendante : OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 1.1.1 Description de l’OFDM L'OFDM divise une bande de fréquence en plusieurs sous-canaux espacés par des zones libres de tailles fixes. Par la suite, un algorithme, la Transformée de Fourier Rapide Inverse (Inverse Fast Fourier Transform, IFFT), véhicule le signal par le biais des différents sous-canaux. C'est également cet algorithme qui s’occupe de la recomposition du message chez le récepteur. Le but est alors d'exploiter au maximum la plage de fréquence allouée tout en minimisant l'impact du bruit grâce aux espaces libres séparant chaque canal. Cette modulation apparaît alors comme une solution pour les canaux qui présentent des échos importants (canaux multi trajets). Un canal multi trajet présente, en effet, une réponse fréquentielle qui n'est pas plate (cas idéal) mais comportant des creux et des bosses, dus aux échos et réflexions entre l'émetteur et le récepteur. Un grand débit impose une grande bande passante et si cette bande passante couvre une partie du spectre comportant des creux (dus aux trajets multiples), il y a perte totale de l'information pour la fréquence correspondante. Le canal est alors dit « sélectif » en fréquence. Pour remédier à ce désagrément, l'idée est de répartir l'information sur un grand nombre de porteuses, créant ainsi des sous-canaux très étroits pour lesquels la réponse fréquentielle du canal peut-être considérée comme constante. Ainsi, pour ces sous canaux, le canal est non sélectif en fréquence, et s'il y a un creux, il n'affectera que certaines fréquences. L'idée est d’utiliser la diversité apportée pour lutter contre la sélectivité fréquentielle et temporelle du canal. En diffusant l'information sur un nombre important de porteuses, on s'affranchit alors de la sélectivité du canal. Un des grands avantages des schémas de la modulation OFDM est d’avoir partagé la complexité de l’égalisation entre l’émetteur et le récepteur, contrairement aux schémas de transmissions mono-porteuses. Ceci permet d’avoir des récepteurs simples et peu coûteux. Les avantages des différentes variantes de l'OFDM sont nombreux : • Une utilisation efficace des ressources fréquentielles en comparaison avec les solutions classiques de multiplexage fréquentiel. Ceci est dû au fait que dans l'OFDM, les canaux se chevauchent tout en gardant une orthogonalité parfaite. • Les techniques multi-porteuses sont robustes au bruit impulsif puisque chaque porteuse est affectée d’un bruit indépendant des autres porteuses. Contrairement aux modulations mono porteuses où le bruit peut affecter un certain nombre de symboles transmis, la perte d’un symbole dû à un bruit important n’affectent pas les autres symboles. • Les techniques OFDM ont une très grande flexibilité dans l'allocation de bit/débit dans des contextes multi-utilisateurs. En effet, en fonction de la valeur du gain instantané du canal, chaque sous-porteuse peut-être codée indépendamment des autres -6-
  • 7. porteuses. A l’inverse, un des grands inconvénients des techniques OFDM est leur manque inhérent de diversité. Les schémas OFDM ont sacrifié la diversité des schémas mono-porteuses au profit d’une égalisation simplifiée. En effet, lorsque qu’une sous-porteuse est affectée d’une atténuation, l’information émise sur cette porteuse est irrémédiablement perdue. En pratique, des schémas OFDM codés connus sous le nom de COFDM (Coded OFDM) sont utilisés pour remédier à ces inconvénients. Une autre manière de se réconcilier avec le schéma mono porteuse est l’OFDMA, concept adaptatif de l’OFDM pouvant allouer une ou plusieurs porteuses à un utilisateur particulier ajoutant ainsi la possibilité de voir cela comme une méthode d’accès au médium. 1.1.2 l’OFDMA Dans la technique OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), chaque sousporteuse est exclusivement assignée à un seul utilisateur, éliminant de ce fait les Interférences Intra Cellulaires (ICI). Cela a pour conséquence directe un décodage facile de l’OFDMA par l’utilisateur. Une telle simplicité est particulièrement intéressante pour les opérations descendantes, lorsque la puissance de traitement est limitée par les terminaux utilisateurs par exemple. On imagine aisément que la performance d’un canal secondaire alloué à un utilisateur sera différente de celle d’un autre utilisateur, puisque les qualités de canal y sont différentes, en fonction des conditions de propagation individuelles. Ceci veut dire qu’un canal qui a de mauvaises performances avec un utilisateur peut se révéler favorable à un autre. La technique OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) exploite cette caractéristique, du fait qu’elle permet d’allouer des canaux secondaires différents selon les utilisateurs dans une fenêtre temporelle à configuration variable pour la transmission d’un certain nombre de symboles OFDM. Dans la voie descendante, chaque salve est encodée (par exemple avec un code à convolution, LDPC ou turbo CTC) et modulée (QSPK, 16QAM, 64QAM) individuellement par le support physique de la station de base. Ceci pourrait par exemple signifier, que la salve DL n°1 est modulée en 16QAM avec codage à convolution, alors que la salve n°5 est modulée en 64QAM avec codage turbo CTC, de sorte que le volume de bits transférés par symbole OFDMA sur le canal logique secondaire varie fortement entre ces deux salves. La localisation de la salve dans la trame OFDMA ainsi que le type de codage utilisé par le terminal (utilisateur) est indiquée dans la DL-MAP, qui sert de « table des matières » à la trame elle-même et est transmise en premier. 1.2 Canaux physiques 1.2.1 Structure de trame Les canaux physiques sont munis d’une structure de trame qui sert à structurer les données transmises. Chaque trame est divisée en 20 time-slots. -7-
  • 8. Figure: Frame structure Tslot = 15360 × Ts = 0.5 ms avec Ts = 1 (15000 × 2048) seconds, numérotées de 0 à 19. Un subframe est définie comme deux slots consécutives. 1.2.2 Canaux physiques et Canaux de transport --Les canaux physiques définis dans la voie descendante sont: Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) Physical Multicast Channel (PMCH) Physical Downlink Control Channel (PDCCH) Physical Broadcast Channel (PBCH) Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH) Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH) BCH PCH DL-SCH MCH Downlink Transport channels Downlink Physical channels PBCH PDSCH PMCH 1.2.2.1 Structure de trame en voie descendante LTE Supporte une large gamme de la bande passante(par exemple 1.4/1.6/3/3.3/5/10/15/20 MHz, etc.) -8-
  • 9. La structure de sub-frame avec normal cyclic prefix en voie descendante est illustrée à la figure. Chaque sub-frame se compose deux time-slots de longueur de 0.5ms (6 ou 7 symboles OFDM selon la longueur du cyclic prefix). À l'intérieur de chaque frame, les symboles de référence sont situés dans les 1er et 5e symbole OFDM.(La figure est pour la structure de deux antennes en émission.) Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) utilise la structure ci-dessus et la modulation QPSK, 16QAM, 64QAM et utilisant mother Turbo code R =1/3. Physical Downlink Shared Channel(PDSCH) supporte HARQ utilisant soft combining, la modulation adaptative, MIMO/Beamforming. 1.2.2.3. Physical Downlink Control Channel (PDCCH) On a besoin des signaux de contrôle dans chaque sub-frameen voie descendante, tel que downlink scheduling grant, uplink scheduling grant, and downlink ACK/NACK. On utilise seulement le code convolutif avec R=1/3, K=7 et la modulation QPSK pour le canal PDCCH. 1.2.2.4. Canaux de synchronisation -Canaux de synchronisation primaire(P-SCH) -Canaux de synchronisation secondaire(S-SCH) P-SCH S-SCH -9-
  • 10. 1.2.2.5 Physical Broadcast Channel (PBCH) Le PBCH est caractérisée par les paramètres suivants: -- La taille fixe par bloc TTI -- Modulation QPSK -- Aucun HARQ 1.2.2.6 Physical Multicast Channel (PMCH) On utilise MBMS Single Frequency Network (MBSFN) MBMS: Multicast Broadcast Multimedia Services MBSFN est envisagée pour les services tels que la télévision mobile ou DVB-H. En MBSFN, les données sont transportés dans la même ressource bloc appartient des eNBs différents. Le préfix cyclique pour MBSFN est plus longue (16.5μs) pour que le terminal mobile puisse recombiner des signaux venant des eNBs différents. La bande passante pour chaque sous-porteuse est de 7.5KHz. La modulation est QPSK, 16QAM, 64QAM. 1.2.2.7 Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH) On utilise le canal PCFICH pour indiquer le nombre de symboles utilisés dans chaque sub-frame pour le signal contrôle en voie descendante. La modulation est QPSK. La modulation est QPSK. 1.2.2.8 Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH) --HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request HARQ est une nouvelle technique de retransmission qui utilise le protocole Stop-And-Wait. La modulation supporté dans la voie montante et descendante sont QPSK, 16QAM et 64QAM. - 10 -
  • 11. 1.2.2.9 La procédure de transmission sur la voie descedante - 11 -
  • 12. 2 SC-FDMA 2.1 Technique d’accès multiple en voie montante : SC-FDMA(Single Carrier – Frequency Division Multiple Access) 2.1.1 Description de SC-FDMA Le SC-FDMA offre des performances et une complexité globale similaire a l’OFDMA mais utilise en revanche une technique de multiplexage fréquentiel a une seule porteuse. Le SC-FDMA utilise l'accès FDMA entrelacé (IFDMA) ou FDMA localisé (LFDMA), un émetteur génère des symboles de modulation pour des types de données différents (par exemple, des données de trafic, la signalisation, et les pilotes) Deux modes de transmission sont alors possibles : le mode localisé et le mode distribué. --Le mode localisé : Aucun zéro n’est inséré entre les échantillons de sortie de la DFT, ceux-ci étant donc transposes sur des sous-porteuses consécutives. --Le mode distribué : Un certain nombre de zéros est inséré entre chaque échantillon de sortie de la DFT, offrant une plus grande diversité fréquentielle. L’envoi de données en OFDM s’effectuant parallèlement sur plusieurs sous-porteuses, le PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) résultant est élevé. Au contraire, le SC-FDMA consiste en l’envoi de données en série sur une même porteuse, permettant de ce fait d’obtenir un PAPR moindre. - 12 -
  • 13. 2.1.2. La procédure de transmission sur la voie montante 2.2 Canaux physiques 2.2.1 Structure de trame Le nombre de symboles SC-FDMA dans un slot, dépend de la taille du préfixe cyclique : Dans chaque slot SC-FDMA, le deuxième et l’avant dernier symbole sont des symboles courts (short blocks) utilises notamment pour la transmission du signal de référence. Les autres symboles sont des symboles longs (long blocks) utilises exclusivement pour la transmission de données et/ou de signalisation. -- Structure d’un slot pour une trame générique (CP normal) -- Structure d’un slot pour une trame alternative (CP normal) 2.2.2 Canaux physiques et Canaux de transport --Les canaux physiques définis dans la voie montante sont: Physical Uplink Shared Channel, PUSCH Physical Uplink Control Channel, PUCCH Physical Random Access Channel, PRACH - 13 -
  • 14. 2.2.2.1. Physical Uplink Shared Channel (PUSCH) PUSCH a des caractéristiques similaires à PDSCH en voie descendante. Le différence est que la modulation 64QAM est un choix optionnel pour les équipements différents. D’ailleurs, PUSCH peut atteindre jusqu'à 50-60 Mbit/s en utilisant une seule antenne en transmission. 2.2.2.2. Physical Uplink Control Channel (PUCCH) PUCCH est composé de: - CQI - ACK/NA - Scheduling request L'CQI informe des conditions actuelles sur le canal. ACK/NAK consiste des acquittements de HARQ sur la voie descendante. 2.2.2.3. Physical Random Access Channel (PRACH) Le PRACH est constitué d'un cyclic prefix de la longueur TCP, une part de séquence de la longueur TCP et un guard time de longuer TSEQ . CP Sequence TCP TPRE 2.2.3 Canaux de référence Ces signaux permettent notamment au Node-B de estimer du canal UL pour une détection et une démodulation cohérente et aussi estimer de la qualité du canal UL pour le scheduling des canaux. -- Demodulation reference signal, associé à la transmission de PUSCH ou PUCCH On utilise demodulation reference signal pour estimer la qualité de canal sur lequel on transmet des informations tel que PUSCH ou PUCCH. -- Sounding reference signal, et non pas associé à la transmission de PUSCH ou PUCCH Signal de référence Sounding reference signal peut occuper au moins une partie différente du spectre de la transmission des données pour estimer la qualité de canal différent de PUSCH ou PUCCH. - 14 -
  • 15. On fait des mesure de multiplexage des signaux de référence pour le cas d'une UE avec plusieurs antennes(MIMO) peut être utilisé par la suite. 2.2.4 Contrôle de puissance Le contrôle de puissance détermine energy per resource element (EPRE). La norme LTE prévoit plusieurs types de contrôle de puissance : --Un contrôle de puissance en boucle ouverte --Un contrôle de puissance en boucle fermée - 15 -
  • 16. 3 MIMO 3.1 Canal de propagation -IES : sélectivité fréquentielle -Doppler : sélectivité temporelle -Espacement entre antennes : sélectivité spatiale 3.2 MIMO Deux modes de transmission : SU-MIMO et MU-MIMO SU-MIMO : Tous les flux d’informations appartiennent de la même utilisateur. MU-MIMO : Tous les flux d’informations appartiennent des utilisateurs différents. -Solution: exploiter une combinaison hybride à base de: MIMO : Spatial Multiplexing (SM) pour accroître l’efficacité spatiale et le débit crête. MIMO : Space-Time Coding (STC) classiques pour améliorer la robustesse du lien(multi-path fading) ou la portée pour les débits moyens (adaptés aux paquets de faible taille, VoIP). MIMO : Beamforming en transmission utilisée non pas comme un moyen d’étendre la portée mais pour une augmentation du débit en point à point. 3.3 SU(Single UE)-MIMO en voie descendante : Configuration :4X4 au maximum -Multiplexage spatial(SM) :CSI(Channel state information) -Beamforming :CSI - 16 -
  • 17. -Diversité spatiale 3.4 MIMO pour E-MBMS en voie descendante If faut noter que si on utilise MIMO pour E-MBMS en voie descendante, le FBI(Feedback information) par les UE est pas faisable. On peut utiliser la diversité spatiale en boule ouverte ou le multiplexage spatial en boule ouverte. D’ailleurs, on peut aussi utiliser la combinaison les deux approches :multiplexage et diversité. 3.5 SU(Single UE)-MIMO en voie montante : Configuration :2X2 Il faut dire que le SU-MIMO n’est pas envisagé pour la première phase de LTE. Il est envisagé dans la deuxième phase. 3.6 MU(Multi-UE)-MIMO en voie montante : Configuration :2X2 Il faut noter qu’on est en train de travailler sur la faisabilité de la technologie SDMA qui correspond de MU(Multi-user)-MIMO(2X2) sur la vie montante. - 17 -
  • 18. 4 Handover 4.1 Handover Intra E-UTRAN Il faut noter que la procédure Handover est effectuée sans l’intervention EPC. UE Source eNB Target eNB MME Serving Gateway 0. Area Restriction Provided 1. Measurement Control packet data packet data UL allocation Legend L3 signalling 2. Measurement Reports L1/L2 signalling 3. HO decision User Data 4. Handover Request Handover Preparation 5. Admission Control 6. Handover Request Ack DL allocation 7. Handover Command Detach from old cell Deliver buffered and in transit synchronize to new and packets to target eNB cell Handover Execution 8. SN Status Transfer DL Data Forwarding Buffer packets from Source eNB 9. Synchronisation 10. UL allocation + TA for UE 11. Handover Confirm 12. Path Switch Request 13. User Plane update request 14. Switch DL path Handover Completion 15.User Plane update response 16.Path Switch Request Ack 17. Release Resource Flush DL buffer, continue delivering in -transit packets DL Data Forwarding 18. Release Resources packet data packet data Préparation 1-6: -Réalisation de mesures sur le lien UE et eNB courant. -Réalisation de mesures sur le lien UE et eNB destination. -Décision de déclencher du Handover prise par le eNB suite aux résultats de - 18 -
  • 19. mesures. -Demande de Handover au eNB destination. Exécution Handover 7-18 : -Affirmation de Handover vient du eNB destination. -Transfert des l’informations dans le beffer du eNB source au eNB destination. -Après l’établissement de nouvelle lien, on va changer de l’information concernant l’UE et eNB dans AGW. -Libération le lien entre l’UE et le eNB source. Il faut noter que : Pendant toute la durée de Handover, on utilise pas de buffer de AGW pour transférer de l’information. Pendant la durée de Handover, il y aura une rupture de 10ms. Le real-time service et le non real-time service utilisent la même Intra E-UTRAN Handover. 4.2 Handover Inter RAT 4.3 Handover entre E-UTRAN et Non-3GPP radio technologies - 19 -
  • 20. 5 IMS 5.1 Général IMS, pour IP Multimedia Subsystem, est une révolution dans les télécoms. IMS fournit une couche intermédiaire au coeur des réseaux pour passer du mode appel classique (circuit) au mode session. Autrement dit, il permet d'ouvrir plusieurs sessions au cours d'une même communication. De là, de multiples scénarios sont possibles. Les premiers services IMS seront beaucoup plus simples, à commencer par la convergence fixe/mobile. Mais la convergence entre le monde de la téléphonie et l'univers IP laisse augurer une profonde mutation de l'offre. 5.2 Un réseau mieux adapté aux nouveaux services L'IMS va permettre de simplifier globalement le réseau qui, actuellement, doit être adapté au cas par cas pour supporter de nouveaux services : simplifier augmentera les performances et la qualité de service. L'IMS présente l'avantage supplémentaire de faciliter l'application de la stratégie d'opérateur intégré, en adoptant la même architecture pour une famille de services intégrés et convergents destinés à la fois au fixe, au mobile et à l'Internet. 5.3 Le marché C’est l’intérêt des équipementiers de pousser à la roue pour vendre de nouvelles plate-formes. Alcatel-Lucent, Nokia, Ericsson, Nortel sont les principaux pourvoyeurs de cette technologie. Mais, pour les opérateurs de téléphonie fixe et mobile, l'investissement se fera sous contrainte et ils devront avant tout trouver un nouveau modèle économique pour engranger de nouveaux revenus, suffisant à compenser les éventuelles pertes occasionnées par le passage à IP. Pour ce faire, un consortium s'est créé, MaCS (comprenant Nokia, Deutsche Telekom et France Télécom, entre autres), dont l'objectif est de trouver de nouveaux services rendus possibles par IMS. - 20 -
  • 21. 6 Conclusion Le groupe de promotion de LTE fondé au mois de mai et comprenant parmi ses membres fondateurs Alcatel-Lucent, Ericsson, Orange, Nokia et Nokia Siemens Networks, Nortel, T-Mobile et Vodafone. Nokia, et les membres de LSTI, annonce le succès d’une phase de tests concernant la technologie LTE, l’une des candidates aux réseaux post 3G. Les perspectives de LTE ont attiré de nouveaux membres dans l’Initiative, comme China Mobile, Huawei, LG, NTT DoCoMo, Samsung, Signalion, Telecom Italia et ZTE. Ces premiers tests confirment la capacité de cette technologie à fournir de très hauts débits mobiles dans des contextes fixes et de mobilité. Cette technologie doit permettre d’optimiser l’utilisation du spectre, de réduire les coûts de fonctionnement pour les opérateurs et d’offrir des temps de latence réduits ainsi que du très haut débit pour les utilisateurs. Selon la définition du 3GPP, LTE doit être en mesure de fournir des débits descendants de 100Mbps et montants de 50Mbps. Alcatel-Lucent et LG Electronics annoncent avoir réalisé avec succès des essais d’appels LTE à l’aide de la solution LTE d’Alcatel-Lucent et de prototypes de terminaux mobiles de LG le 15 novembre 2007. Ils ont été effectués au moyen d’une configuration à antenne unique et d’une configuration MIMO 2X2 sur un canal de 10MHz. Si les résultats sont encourageants et permettent d’envisager un lancement commercial pour 2010, tous les obstacles techniques ne sont pas levés et parmi ceux-ci l’allocation des ressources spectrales. Selon l’ITU-R, il faudra trouver 1GHz supplémentaire, en plus du spectre déjà attribué aux télécommunications mobiles, pour répondre aux besoins. L’opérateur japonais NTT DoCoMo, qui travaille depuis longtemps sur LTE, sera le premier à lancer un réseau commercial d’ici 2010. - 21 -
  • 22. Bibliographie UMTS Evolution 3GPP Release 7 to Release 8 HSPA and SAE/LTE 07/2007 Physical layer aspects for evolved UTRA 3GPP TR 25.814 V7.1.0 09/2006 Report on Technical Options and Conclusions 3GPP TR 23.882 V1.12.0 10/2007 Requirements for (E-UTRA) and (E-UTRAN) 3GPP TR 25.913 V7.3.0 03/2006 LTE Physical Layer - General Description 3GPP TS 36.201 V8.1.0 11/2007 Overall description of E-UTRAN 3GPP TS 36.300 V8.2.0 09/2007 Architecture description of E-UTRAN 3GPP TS 36.401 V8.0.0 12/2007 NGN Security standards for Fixed-Mobile Convergence Judith E.Y.Rosseb ETSI 01/2007 Investing in convergence Lucent Technologies Bell Labs Innovations La nouvelle génération du WiFi: IEEE802.11n Marc de Courville Motorola Labs Les Antennes Intelligentes dans les Réseaux de Radiocommunication Gérard Carrer France Telecom R&D 06/2007 Etude des systèmes MIMO associés à des modulations multiporteuses Vincent LE NIR France Telecom R&D 11/2004 3GPP Long-Term Evolution/System Architecture Evolution Overview Ulrich Barth Alcatel 09/2006 3G long-term evolution Dr.Erik Dahlman Ericsson Research 2005 NetworkContent Synchronisation for MBSFN Transmission in 3GPP Networks Derek Richards and Chandrika Aorrall 11/2007 - 22 -