Simulation OFDM sous simulink et étude de la norme LTE

ENSA Marrakech Université Cady Ayyad

Etude et simulation de la norme LTE par 3GPP Projet de semestre 19/06/2012

Réalisé par : Hiba MOUACHI

Encadré par : Mme R. EL ASSALI

Idriss KNADEL Kawtar ZERHOUNI

Membres du jury : Mme R. EL ASSALI Mr Y.Jabrane Mr A.Latif

Année universitaire 2011/2012

Département Réseaux et Télécoms

ENSA-Marrakech Année universitaire : 2011/2012

Remerciements

Ce mémoire de projet de semestre est le résultat d’un travail eff ectué ectué pendant 3mois au sein du département département Réseaux et Télécommunications de l’ENSA Marrakech, Marrakech , nous tenons donc à remercier tout le cadre professoral du département département et plus précisément Mme ELASSALI RAJA, professeur RAJA, professeur à l’ENSA Marrakech, qui a accepté d’encadrer nos travaux durant cette période. Nos vifs remerciements aux membres du jury notamment Mr Y.JABRANE Y.JABRANE et Mr A.LATIF, pour l’honneur qu’ils nous font font en acceptant de juger ce travail. Pour finir, nous tenons à remercier toute personne ayant contribué de près ou de loin loin à l’élaboration l’élaboration du présent travail.

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Etude et simulation de la norme LTE par 3GPP : Juin 2012


Sommaire Liste des Figures.............................................................. ...................................................................................................................................... ........................................................................ 5 Liste des Tableaux........................................................... ................................................................................................................................... ........................................................................ 6 Glossaire des Abréviations .......................................................... ...................................................................................................................... ............................................................ 7 Planning du projet ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 8 Cahier de charges ................................................................................................................... ................................................................................................................................ ............. 8 Diagramme Diagramme de Gantt .............................................................................................................. ........................................................................................................................... ............. 8 Introduction générale................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................ 9 Chapitre 1 : Etude de la norme LTE 1-Introduction ............................................................................................................................. ........................................................................................................................................ ........... 10 2-Généralités de la norme LTE par 3GPP ....................................................................... ............................................................................................. ...................... 11 2-1Terminaux 2-1Terminaux .............................................................. .................................................................................................................................... ...................................................................... 11 2-2 LTE et ses prédécesseurs ............................................................................................................ ............................................................................................................ 12 3- Architecture générale ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ 12 3-1Réseau 3-1Réseau d’accès (Access Network/ LTE) ............................................................. ...................................................................................... ......................... 13 3-1-1 Caractéristiques.......................................................... .................................................................................................................... .......................................................... 13 3-1-2 3-1-2 Les entités du réseau d’accès d’accès (E-UTRAN (E -UTRAN)) .......................................................................... 14 3-2 3-2 Réseau cœur (Core Network)..................................................................... Network) ...................................................................................................... ................................. 15 3-2-1 Caractéristiques Caractéristiques ..................................................................... .................................................................................................................... ............................................... 15 3-2-2Les 3-2-2Les entités du réseau cœur ................................................................... cœur .................................................................................................... ................................. 15 4-Architecture en couches ........................................................... ..................................................................................................................... .......................................................... 17 5- Conclusion ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 18 Chapitre 2 : les techniques d'accés d'accés 1-Introduction ............................................................................................................................. ........................................................................................................................................ ........... 19 2-Les 2-Les techniques d’accès ............................................................. ....................................................................................................................... .......................................................... 20 2-1 L'OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) .......................................................... 20 2-1-1 Principe ...................... ............................................................................................ .......................................................................................................... .................................... 20 2-1-2 Modulation................................................................. ........................................................................................................................... .......................................................... 21 2-1-3 2-1-3 La condition d’orthogonalité ........................................................... ............................................................................................... .................................... 23 2-1-4 Démodulation ............................................................ ...................................................................................................................... .......................................................... 24 2-1-5 2-1-5 Avantages Avantages et inconvénients inconvénients de l’OFDM l’OFDM.................................................................. ............................................................................. ........... 25 3- OFDMA ............................................................................................................................. ........................................................................................................................................ ........... 26

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3-1 Débit théorique maximal maximal .......................................................... ......................................................................................................... ............................................... 27 3-2 Les PRB : ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 27 3-3 Structure de la Trame LTE : ................................................................... .................................................................................................... ................................. 28 4- SC-FDMA ............................................................... ..................................................................................................................................... ...................................................................... 31 5- Conclusion ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 32 Chapitre 3 : Simulation sur Matlab 1-Introduction ............................................................................................................................. ........................................................................................................................................ ........... 35 2- Modulation ....................................................................................................... ........................................................................................................................................ ................................. 35 3-Canal Gaussien............................................................. ................................................................................................................................... ...................................................................... 39 4-Demodulation.................................................................................................... ..................................................................................................................................... ................................. 40 5-Résultat de la simulation .......................................................... .................................................................................................................... .......................................................... 43 6-Conclusion ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 45 Conclusion générale générale ........................................................................................................ .............................................................................................................................. ...................... 47 Perspectives Perspectives ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 49

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Liste des Figures Figure 1 : Architecture générale du réseau LTE……………………………………………12 LTE ……………………………………………12 Figure 2 : Réseau d’accès E-UTRAN E-UTRAN………………………………………………………14 ………………………………………………………14 Figure 3 : Réseau Cœur EPC……………………………………………………………….17 Figure 4 : Pile protocolaire………………………………………………………………….18 protocolaire ………………………………………………………………….18 Figure 5 : Technique OFDM………………………………………………………………..20 OFDM ………………………………………………………………..20 Figure 6 : schéma schéma de principe d’un modulateur…………………………………………….21 modulateur…………………………………………… .21 Figure 7 : Constellations des modulations utilisées par la LTE…………………………….22 LTE…………………………….22 Figure 8 : Schéma de modulation OFDM…………………………………………………22 OFDM…………………………………………………22 Figure 9 : Spectres des différentes porteuses……………………………………………….23 porteuses……………………………………………….23 Figure 10 : Spectre du signal OFDM pour 8 porteuses……………………………………..23 porteuses ……………………………………..23 Figure 11 : Modulation et démodulation OFDM…………………………………………...25 OFDM …………………………………………...25 Figure 12 : différence entre OFDM et OFDMA……………..……………………………..26 OFDMA ……………..……………………………..26 Figure 13 : PRB……………………………………………………………………………..28 PRB……………………………………………………………………………..28 Figure 14 : Ajout du préfix cyclique…...……………………………………………………28 cyclique …...……………………………………………………28 Figure 15 : les types du préfixe cyclique……………………………………………………29 cyclique ……………………………………………………29 Figure 16: Format de la trame FDD pour la LTE…………………………………………...30 LTE …………………………………………...30 Figure 17 : Format de la trame TDD………………………………………………………..30 TDD ………………………………………………………..30 Figure 18 : Modulation SC-FDMA…………………………………………………………31 SC-FDMA …………………………………………………………31 Figure 19 : mode localisé et mode distribué………………………………………………...32 distribué ………………………………………………...32 Figure 20: Spectre du mode localisé (choix retenu par le LTE)…………………………….32 LTE)…………………………….32 Figure 21 : Spectre du mode distribué………………………………………………………32 distribué ………………………………………………………32 Figure 22 : Paramètres du bloc Random Integer Generator ………………………………...35 ………………………………...35 Figure 23 : Paramètres du bloc QPSK Modulator ………….……………………………….37 ………….……………………………….37 Figure 24 : Paramètres du bloc Multiport Selector ……….…………………………………38 ……….…………………………………38 Figure 25 : Paramètres du bloc IFFT…………………….………………………………….38 IFFT …………………….………………………………….38 Figure 26 : Paramètres du bloc Add Cyclic Prefix……….…………………………………39 Prefix ……….…………………………………39 Figure 27 : Paramètres du bloc AWGN………………….………………………………….40 AWGN ………………….………………………………….40 Figure 28 : Paramètres du bloc Remove Cyclic Prefix…..………………………………….40 Prefix …..………………………………….40 Figure 29 : Paramètres du bloc Frame conversion………………………………………… conversion …………………………………………..41 ..41 Figure 30 : Paramètres du bloc zero-padding……………………………………………….41 zero-padding ……………………………………………….41 Figure 31 : Paramètres du bloc Remove Pilots……………………………………………... Pilots ……………………………………………...42 42 Figure 32 : Constellation de l’entrée………………………………………………………...43 Figure 33 : Constellation de la sortie………………………………………………………...43 sortie ………………………………………………………...43 Figure 34 : Représentation spectrale du signal OFDM……………………………………...44 OFDM ……………………………………...44 Figure 35 : Représentation spectrale du signal OFDM à la sortie du canal …………………45 Figure 36 : Le taux d’erreurs binaire……………………………………...…………………45

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Liste des Tableaux Tableau 1 : Classes des terminaux LTE…………………………………………………..11 LTE …………………………………………………..11 Tableau 2 : LTE et ses prédécesseurs……………………………………………………..12 prédécesseurs ……………………………………………………..12 Tableau 3 : paramètres de l’OFDM pour chaque bande passante………………………...27 passante……………………….. .27 Tableau 4 : Nombre des PRBs pour chaque bande passante……………………………...28 passante ……………………………...28 Tableau 5 : les d’différentes configuration pour la trame TDD…………………………...31 TDD…………………………...31

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Glossaire des Abréviations 3G: 3rd Generation Mobile Communication Systems. 3GPP: 3rd Generation Partnership Project . 4G: 4th generation mobile communication systems. systems. CDMA: Code Division Multiple Access. CN: Core Network. CP: Cyclic Prefix . CPC: Continuous Packet Connectivity. EPC: Evolved EPC: Evolved Packet Packet Core. Core. EPS: Evolved EPS: Evolved Packet Packet System System.. E-UTRA: Evolved E-UTRA: Evolved UMTS UMTS terrestrial terrestrial Radio Access Access.. FDD: Frequency FDD: Frequency Division Duplex Duplex.. FFT : Fast : Fast Fourier Fourier transform. FDMA: Frequency FDMA: Frequency division multiple Access Access.. HSPA +: High +: High Speed Packet Packet Access Access Plus. Plus. IFFT : Inverse : Inverse fast Fourier Fourier transform. transform. LTE: Long LTE: Long Term Evolution. Evolution. MIMO: Multiple MIMO: Multiple Input Multiple Output Output . OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing . OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Acces. Acces. PRB: Physical PRB: Physical Resource Resource Blocks Blocks.. QAM: Quadrature Amplitude Modulation. Modulation. SAE: System Architecture Evolution. Evolution. SC-FDMA: Single Carrier Frequency Division Multiple Access. TDD: Time Division Duplex. TDMA: Time division Multiple Acces . UE: User Equipment . UMTS: Universal Mobile Telecommunications System. System. UTRAN: UMTS Terrestrial Radio access Network . W-CDMA: Wideband Code Division Multiple Access.

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Planning du projet Cahier de charges 





Etude bibliographique sur la norme LTE par 3GPP : 

Généralités de la norme LTE par 3GPP



Architecture LTE



Caractéristiques de la norme LTE

Etude bibliographique bibliographique sur la couche physique physique et plus particulièrement la technique OFDM-MIMO 

Modulation utilisée en LTE



Les techniques d’accès OFDM, OFDMA, OFDMA , SC-FDMA



Documentation sur la technique MIMO

Simulation d'une chaine simple de la couche physique sur Matlab : 

Simulation d’une chaine de conception d’un signal si gnal OFDM

Diagramme de Gantt Vue l’importance de notre projet de semestre et dans le but de planifier et organiser notre travail, il était nécessaire de préciser les délais de chaque étape. L’ordonnancement de notre projet est le suivant :

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Introduction générale

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Introduction générale Les réseaux de communication sans fil, est un domaine émergent qui fait objet d'une course

contre la montre, suite à la concurrence solide des entreprises et aux exigences des clients qui ne cessent d’accroître. Au cours de cette cet te dernière décennie, décennie, ces technologies ont donc connues un développement remarquable touchant la qualité de service offert ainsi que sa diversité.

Cependant, Cependant, les ressources de la bande passante restent limitées devant le nombre d’utilisateurs en croissance exponentielle. En sus, ces consommateurs se sont habitués à une réduction des frais de communications, et prévoient recevoir plus de services à prix bas. Par conséquent, il doit y avoir une double approche pour les réseaux de l’avenir : l’avenir : offrir des services de qualité supérieure tout en réduisant le coût. L’avenir de la téléphonie mobile répondant à ce compromis, tout le monde le murmure déjà : c’est la nouvelle norme, portant le nom de LTE (pour Long Long Term Evolution) Evolution) mise au point par la 3GPP. Déjà en service dans les pays nordiques et au Japon, tous t ous ceux qui l’ont essayé parlent de débits phénoménaux : 100Mbit/s 100Mbit/s théoriques. Là où elle est déployée, la LTE rencontre un succès auprès du public. Le but de ce projet est l’étude de cette norme, ainsi que la simulation d’une chaîne de transmission. Le premier chapitre, concerne l’étude bibliographique du standard LTE, dans lequel nous allons aborder son architecture et ses caractéristiques techniques. Dans le deuxième chapitre nous allons nous concentrer sur les techniques d’accès de la couche physique de la norme, à savoir l’OFDM, l’OFDMA, ainsi que le SC -FDMA. Quant au troisième chapitre, il détaillera la simulation simulation faite sur Matlab, l’ensemble des blocs utilisés ainsi que les paramètres choisis. Finalement nous ferons le bilan des compétences acquises, les difficultés rencontrées durant la réalisation de ce projet. Sans oublier de parler de nos perspectives pour ce travail.

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Chapitre Chapitr e 1 : Etude de la norme LTE

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Chapitre 1 : Etude de la norme n orme LTE LTE

1-Introduction Diverses études du marché prévoient une croissance exponentielle du trafic des données entre 2012 et 2020. Cette croissance est d’autant plus marquante dans quelques pays où le volum e des données échangées dans les réseaux rése aux mobiles double. Afin de répondre aux besoins de plus en plus persistants, la simple mise à disposition de nouvelles fréquences ne suffit pas. Développé par l’organisme 3GPP, la nouvelle norme de radiocommunication LTE (long Term Evolution)- une évolution des technologies IMT (International Mobile Télécommunications: UMTS, HSPA, HSPA+)- vient résoudre l’ensemble des problèmes évoqués. Le LTE vise une efficacité en matière de spectre environ 3 à 4 fois supérieure à l'UMTS HSPA (High Speed Packet Access), pour un coût de réseau relativement bas.

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2-Généralités de la norme LTE par pa r 3GPP La 3GPP a commencé les travaux sur l’évolution de la technologie cellulaire 3G avec un atelier qui a lieu à Toronto au Canada en Novembre 2004. Les spécifications de base de la LTE ont été regroupées dans la Release 8. L’atelier a ainsi fixé un ensemble d’exigences pour la 3G LTE : 

Réduction des coûts par bit,



Plus de services à moindre coût avec une meilleure qualité,



Souplesse Souplesse d’utilisation des bandes,



Architecture simplifiée,



Autoriser une consommation raisonnable de l’énergie du terminal.

2-1Terminaux Les terminaux LTE peuvent être des téléphones (Smartphones), des tablettes, des clésmodems USB ou tout autre type t ype d’équi pements pements fixes ou mobiles (GPS, ordinateur, écran vidéo, ...). Le 3GPPa défini 5 classes de terminaux LTE correspondant aux débits maximaux (montant et descendant) que doit supporter l’équipement et au type type d’antenne qu’il intègre. intègre. Le tableau cicidessous regroupe les caractéristiques de ses classes : Catégorie Débit (Mbps)

DownLink UpLink

Antennes

3

4

5

10 5

50 25

100 50

150 50

300 75

Downlink Uplink

QPSK, 16QAM, 64QAM QPSK, 16QAM

MIMO 2*2 MIMI+O 4*4

non Non



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2

1.4 à 20 MHz

Bande passante Modulations

1

QPSK, 16QAM, 64QAM

oui oui

Tableau 1 : Classes des terminaux LTE LTE -



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2-2 LTE et ses prédécesseurs Comme la LTE est considérée comme une évolution de ses prédécesseurs 3G à savoir le WCDMA, l’HSPA, l’HSPA+, il est alors intéressant de faire une comparaison co mparaison entre ces technologies :

Débit max Dowlink Débit max Uplink Temps de latence 3GPP Release Année Méthodes d’accès

WCDMA 384 Kbps

HSPA 14 Mbps

HSPA+ 28 Mbps

LTE 100 Mbps

128 Kbps 150 ms Rel 99/4 2003/2004 CDMA

5.7 Mbps 100 ms Rel 5/6 2005/2008 CDMA

11 Mbps 50 ms Rel 7 2008/2009 CDMA

50 Mbps ~10 ms Rel 8 2009/2010 OFDMA/SCFDMA



Tableau 2 : LTE et ses prédécesseurs -

Cette nouvelle technologie impose impose aux opérateurs un changement changement de l’architecture réseau ainsi que les terminaux mobiles. Ce nouveau réseau est nommé EPS (Evolved Packet System), constitué d’un nouveau réseau d’accès appelé LTE (Long Term Evolution) et d’un nouveau réseau cœur appelé SAE (System Architecture Evolution).

3- Architecture générale



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Figure 1 : Architecture générale du réseau rés eau LTE



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3-1Réseau 3-1 Réseau d’accès (Access Network/ LTE)

3-1-1 Caractéristiques Débit de l’interface l’interface radio Les techniques d’accès utilisées dans la couche couche physique à savoir l’OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) pour le sens descendant et SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) pour le sens montant, permettent à l’ interface radio EEUTRAN de supporter un débit théorique maximum instantané de 100 Mbit/s pour le sens descendant et de 50 Mbit/s pour le sens montant. Flexibilité dans l’usage de la bande La LTE permet l’utilisation d’une bande variée, avec les possibilités suivantes : 1.25, 2.5, 5, 10, 15 et 20MHz, pour les sens descendant et montant. Ce choix permet à l’opérateur un déploiement flexible selon les services proposés et besoins des clients.

Connexion permanente Grâce à l’adressage IP, chaque terminal est relié au réseau de façon permanente, permettant ainsi au réseau de recevoir son trafic à tout moment, le mettre en mémoire, le localiser en effectuant un paging et lui demander de réserver des ressources. Cependant, il est nécessaire nécessai re pour le terminal de passer de l’état IDLE (oisif) à l’état ACTIF lorsqu’il s’agira d’envoyer ou recevoir du trafic. Ce changement d’état s’opère en moins de 100 ms.

Délai pour la transmission de données On estime une valeur moyenne du délai de 25 ms en situation de charge moyenne de l’interface radio (permet de supporter les services temps réel IP : voix sur IP et streaming sur IP). Or, quand un seul terminal est actif acti f sur l’interface radio (situation de non-charge) non -charge) moins de 5 ms suffisent pour transmettre des données données entre l’UE et l’Access Gateway.

Mobilité Le handover peut s’effectuer dans des conditions où l’usager se dépla ce à grande vitesse. Les performances maximales de la norme sont maintenues pour des vitesses entre 0-15 km/h. La mobilité est assurée même à des vitesses comprises entre 120 et 350 km/h malgré une légère distorsion du signal.

Coexi oexiste stence et I nter nterfonctionne onctionnem ment avec la la 3G : Au début peu de zone zo ne seront couvertes par la LTE, il s’avère donc nécessaire d’assurer l’interopérabilité avec les générations existantes. Cette configuration est limitée par le temps de transition entre les différentes architectures que la norme a défini de la sorte suivante : entre E-UTRAN (LTE) et UTRAN (3G) le handover doit être réalisé en moins de 300 ms pour les services temps-réel et 500 ms pour les services non temps-réel.

Couver Couverture decel cellule ule Comme la LTE pourra opérer sur des bandes de fréquences diverses et notamment basses comme celle des 700 MHz, il sera possible possi ble de considérer des cellules qui pourront couvrir un

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large diamètre allant jusqu’à 30km. Cependant pour garantir les performances maximales du système LTE, la norme définit un rayon de couverture de 5km.

3-1-2 Les entités du réseau d’accès (E-UTRAN) (E -UTRAN) : Le réseau d’accès est constitué d’une seule entité : E-Node B responsable de la transmission et de la réception radio avec le terminal. La notion de concentrateur de trafic disparaît en LTE. Dans la 3G on trouve deux entités dans l’UTRAN : la node B, et le RNC (Radio Network Controller) note note,, les fonctions supportées par ce dernier ont été réparties entre l’El’E- Node Node B et les entités du réseau cœur. L’EL’E- NodeB NodeB dispose d’une interface S1 avec le réseau cœur. L’interface S1 consiste en S1-C S1-C (S1-Control) (S1-Control) entre l’eNodeB et la MME et S1-U S1 -U (S1-Usager) entre l’eNodeB et la SGW. Une nouvelle interface X2 a été définie entre les eNodeBs adjacents.



Figure 2 : Réseau d’accès E-UTRAN E-UTRAN

Quand un terminal passe d’un E-NodeB E -NodeB à un autre de nouvelles ressources lui sont allouées sur le nouvel eNodeB, or le réseau continue à transmettre ses données vers l’ancien E -NodeB tant qu’il n’a pas été informé du changement. Afin de mi nimiser la perte de ses paquets de données, l’ancien eNodeB relaie les paquets entrants sur l’interface X2 au nouvel eNodeB qui les remet à l’UE.

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3-2 Réseau cœur (Core Network)

3-2-1 Caractéristiques

Archite Architect cture ure tout tout I P : Le réseau cœur de la LTE possède un seul domaine de commutation paquet appelé E PC (Evolved Packet Core): réseau cœur évolué. Par suite tous les services seront offerts sur s ur IP y compris ceux offerts par le domaine circuit dans les réseaux antérieurs à savoir la voix, la visiophonie, les SMS…

Différents mode de roaming : Le roaming a deux mode : le home routed et le local breakout. Quand le trafic d’un abonné est directement routé au réseau destinataire, c’est le mode « local breakout », ce mode est intéressant pour des applications à fortes contraintes de délai comme la voix. Alors que q ue lorsqu’il est d’abord acheminer au réseau nominal puis transférer à la destination, c’est le mode «home routed ».

Différents types de porteurs de données : L’EPC offre deux types de porteurs de données : les Default bearers et les Dedicated bearers. Lorsque un usager se rattache au réseau EPC, ce d ernier lui crée un défaut bearer : une connectivité permanente tant que l’usager est rattaché au réseau mais sans débit garanti. Quand l’usager souhaitera établir un appel qui requiert une cert aine qualité de service telle que l’appel voix ou visiophonie, le réseau pourra établir pour la durée de l’ appel un dedicated bearer qui supporte la qualité de service exigée par le flux de service et surtout qui dispose d’un débit garanti afin d’émuler le mode circuit.

Handover et filtrage : Il est intéressant de noter que l’EPC peut acheminer un trafic vers l’accès LTE, CDMA-2000 CDMA-2000 (paquet), 2G (paquet) et 3G (paquet) et ainsi gara ntir le handover entre les technologies d’accès. Enfin, l’EPC supporte le filtrage de paquet de paquet : par exemple pour la détection de virus et une taxation évoluée basée sur le service accédé par le client en e n termes du volume, de la session, de la durée, de l’événement, du contenu, etc…

3-2-2Les 3-22Les entités du réseau cœur Le réseau cœur évolué EPS est composé de cinq principales entités:

Mobility Management Entity : Entité de gestion de mobilité, MME c’est le nœud principal de contrôle du réseau d'accès LTE/SAE. Il permet la gestion d’un ensemble de fonctions :

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• Signalisation : gestion de la mobilité des terminaux (attachement, détachement, mise à jour de localisation) ainsi que leur session ses sion (établissement/libération de session de données) • Authentification : Le MME est responsable de l’authentification l’ authentification des UEs à partir des informations recueillies du HSS. • Gestion de la liste de Tracking Area : chaque MME est chargé d’un ensemble de zones de localisation groupées dans une liste nommée : Tracking Area. A chaque fois que l’UE se trouve dans une zone non prise par son MME, il met à jour sa localisation. • Joignabilité de l’UE dans l’état ECM-IDLE ECM-IDLE (incluant paging) : MME est responsable du paging lorsque l’UE est dans l’état IDLE et que des paquets paquets à destination de l’UE sont reçus et mis en mémoire par le Serving GW. • Sélection de MME lors du handover avec changement de MME : Lorsque l’usager est dans l’état ACTIF et qu’il se déplace d’une d’ une zone prise en charge par un MME à une autre z one qui est sous le contrôle d’un autre MME, alors il est nécessaire que le handover implique l’ancien et le nouveau MME. • Sélection du SGSN lors du handover handover avec les réseaux d’accès 2G et 3G : Si l’usager se déplace d’une zone LTE à une zone 2G/3G, c’est le MME qui sélectionnera le SGSN qui sera impliqué dans la mise en place du default bearer. • Roaming avec avec interaction avec le HSS nominal : quand l’usager se rattache au réseau, le MME s’interface au HSS nominal afin de mettre à jour la localisation du mobile et obtenir le profil de l’usager. • Fonctions de gestion du bearer incluant l’établissement de dedicated dedicated bearer : le MME établie le default bearer et dedicated bearer nécessaires pour la prise en charge des communications d’un usager. • Interception légale du trafic de signalisation: MME reçoit toute la signalisation signalisation émise par l’UE et peut l’archiver à des fins de traçabilité.

Serving Gateway (SGW) Les SGW transmettent les paquets de données utilisateurs, tout en agissant comme point d’ancrage pour la mobilité de la couche utilisateur utilisate ur pendant les HandOver et pour la mobilité entre LTE et les autres technologies te chnologies de 3GPP.

PDN Gateway (PGW) La passerelle LTE/SAE PDN fournit la connectivité pour l'UE à des réseau x de paquets de données externes, remplissant ainsi la fonction d'entrée et de sortie pour les données UE. L'UE peut avoir une connexion simultanée simulta née à plus d’un PGW pour accéder à plusieurs PDNs.

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Home Subsc Subscri ribe ber Serve Serverr (HSS) (H SS) C’est un HLR évolué contenant les informations de souscription pour les différents réseaux GSM, GPRS, 3G et LTE. Il est donc utilisé simultanément par ces r éseaux, et supporte donc sur son interface, le protocole MAP du monde monde SS7 (2G, 3G), et aussi un autre protocole du monde IP : DIAMETER (LTE).

Policy olicy and and Chargi Charging Rule Rules F unction unction (PCRF (PCRF ) C’est le nom attribué à l’entité responsable de la tarification. Pour les applications qui nécessitent une politique dynamique de tarification ou de contrôle, un élément du réseau intitulé Applications Function, AF est utilisée.



Figure 3 : Réseau Cœur EPC

4-Architecture en couches La LTE fonctionne en couches entre utilisateurs, l’eNodeB l’eNode B et le Mobile Management Entity(MME), et voici ces couches :

Couche Physique(PHY) : chargée de la transmission effective des signaux, elle est constituée d’équipements supportant les technologies OFDMA et SC-FDMA. SC -FDMA.

Couche liaison de données constituée de: MAC (Media Access Control) chargée de l’interface entre les couches supérieures et la couche physique et RLC (Radio Link Control) fiabilisant la transmission de données en mode paquet.

Couche PDCP (Packet Data Control Protocol) : côté utilisateur, elle assure la compression et décompression des données afin de les acheminer dans le réseau.

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RRC RRC (Radion Resource Resource Control) : assure une qualité de service en contrôlant les ressources. Deux états sont possibles : le RRC_IDLE (pas d’équipement connecté) ou RRC_CONNECTED qui est un protocole effectué sur 3 étapes : Une demande faite par l’utilisateur au réseau E-UTRAN E-UTRAN (RRC CONNECTION REQUEST), qui accepte (RRC CONNECTION SETUP) ou refuse la connexion (RRC CONNECTION REJECT). En cas d’acceptation, l’utilisateur r envoie envoie un RRC CONNECTION SETUP COMPLETE et la connexion est établie.

Couche Réseau NAS (Non- Access Stratum) : gérant tout type d’applications non traitées au niveau de l’eNodeB (exemple Tarification).S

•NAS

•NAS

•RRC •PDCP •RLC •MAC •Phy

B e d o N e

r e s U



•RRC •PDCP •RLC •MAC •Phy

E M M

Figure 4 : Pile protocolaire

5- Conclusion Ce chapitre a introduit de façon générale la norme LTE par 3GPP. La nouvelle évolution de l’architecture du système, SAE pour la LTE fournit une nouvelle approche pour le réseau cœur, permettant de transporter des données à hauts débits. La LTE est déjà sur le marché et les performances de cette cett e technologie sont déjà prouvées. Elles reviennent en grande partie aux techniques d’accès de sa couche physique.

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Chapitre 2 : Les techniques d’accès

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Chapitre 2: Les techniques d’accès

1-Introduction Les techniques qu’on appelle multi-porteuses multi -porteuses consistent à transmettre des données numériques en les modulant sur un grand nombre de porteuses en même temps. Ce sont des techniques de multiplexage en fréquence qui existent depuis longtemps. Le regain d’intérêt actuel réside dans l’amélioration apportée pour augmenter l’efficacité spectrale en orthogonalisant les porteuses ce qui permet d’implémenter la modulation et la démodulation à l’aide des circuits performants de transformée de Fourier rapide. Le multiplexage en fréquence est bénéfique pour les transmissions dans des canaux sélectifs en fréquence qui comportent des trajets multiples. C'est pourquoi, la technique LTE se base sur les s ystèmes d’accès multiple OFDM qui transmettent les données par blocs. Dans ce qui s uit, on s'intéressera d'abord à la technique d'accès multiple : l'OFDM en général, et ensuite le Single Carrier FDMA proposée à être utilisée sur la voie montante, et le OFDMA sur la voie descendante et nous énoncerons les principales raisons ayant conduit au choix de ces techniques.

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2-Les 2Les techniques d’accès 2-1 L'OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

Une technique de transmission très performante pour les réseaux sans fil à hauts débits numériques, qui s’adapte parfaitement aux communications mobiles, et semble incontournable pour les futurs standards de troisième et quatriè me générations.



Figure 5 : Technique OFDM

2-1-1 Principe La technique de multiplexage OFDM consiste à subdiviser la bande de transmission en plusieurs sous canaux, conduisant à une augmentation de la durée symbole. Cela revient à diviser le flux de données données à transmettre en plusieurs sous flux flux de données parallèles, parallèles, qui seront modulés et transmis sur des sous bandes orthogonales différentes. Par la suite, la transformée de Fourier Rapide Inverse (IIFT), véhicule le signal par le biais des différents sous-canaux sous-canaux et s’occupe de la recomposition du message chez le récepteur. L’augmentation de la durée symbole accroit la robustesse de l’OFDM face au temps de propagation dû aux trajets multiples. Cette modulation apparait alors comme une solution aux problèmes de : Trajet-multiple, Multi-retard, Effet Doppler.

Pourquoii Pourquo

OFDM OF DM ?

Un canal multi-trajet présente une réponse r éponse fréquentielle qui n'est pas plate mais comportant des creux et des bosses (des trajets constructifs et destructifs), dus aux échos et réflexions entre l'émetteur et le récepteur. Un très grand débit impose une grande bande passante et si cette bande passante "couvre" une partie du spectre comportant des creux, il y a perte t otale 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

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canal peut être considérée comme constante. Ainsi, pour ces sous-canaux, le canal est nonsélectif en fréquence, et s'il y a un creux, il n'affectera que certaines fréquences, qui pourront être "récupérées" grâce à un codage astucieux. Par la suite on va expliciter toutes t outes les étapes de la modulation et démodulation OFDM.

2-1-2 Modulation

Génération conceptuelle d’un signal OFDM : Le principe est de grouper des données numériques par paquets de N, qu’on appellera symbole OFDM et de moduler par chaque donnée une porteuse différente en même temps.



Figure 6 : schéma de principe d’un modulateur -

Considérons : -Une séquence de N données c0, c1,....cN-1

 

-

la durée symbole.

-

la fréquence du signal

Le signal individuel est donc sous la forme complexe :



         

Par suite le signal total émis :

21



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

Les données numériques sont des nombres complexes définis à partir d’éléments binaires par une constellation de modulation d’amplitude en quadrature quadrature MAQ à plusieurs états (4, 16,64).Ces données sont des symboles q-aires formés par groupement de q bits.

-Figure 7 : Constellations des modulations utilisées par la LTE-

Génération pratique d’un signal OFDM:

Un signal OFDM est généré en utilisant l’IFFT (Transformé de Fourier Inverse) : Le signal modulé modulé en bande bande de base base s(t) est discrétisé :

      

-Figure 8 : Schéma de modulation OFDM-



Si l’espace l’espace entre les fréquences est 1/ , donc le multiplexage est orthogonal Dans ce cas,

 pour :      On a :

22

           



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2-1-3 2-13 La condition d’orthogonalité 1. L’espace inter -porteuse -porteuse

 

permet, lorsque le spectre d’une sous-porteuse sous-porteuse est

maximal, d’annuler les spectres de toutes les autres. Ainsi, les spectres des soussous porteuses peuvent se recouvrir sans engendrer d’interférences. 2. Dans la bande occupée par les sous-porteuses, le spectre est presque plat, ce c e qui démontre une efficacité spectrale optimale. Pourquoi l’orthogonalité l’orthogonalité ?



Le spectre d’une sous-porteuse, sous-porteuse, modulant une donnée pendant une fenêtre de temps est la transformée de Fourier de cette fenêtre. Pour plusieurs porteuses, on obtiendra donc les spectres suivants : (condition 1 d’orthogonalité)



Figure 9 : Spectres des différentes porteuses-

Le spectre du signal OFDM est la somme des spectres de chacune des sous porteuses :(condition 2 d’orthogonalité)

-Figure 10 : Spectre du signal OFDM pour 8 porteuses-

23



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2-1-4 Démodulation Reconstitution d’un signal signal OFDM :

Au niveau du récepteur:



             : Fonction de transfert du canal autour de la fréquence  et au temps t La condition d’orthogonalité nous montre que :

                               Car

                      La bande passante du signal étant supérieure ou égale à

 soit  .  

   , la fréquence d’échantillonnage doit être  

L’échantillonnage se fera aux temps:

  

Le signal reçu en bande de base après le décalage en fréquence de f0+B/2 s’écrit alors :

        

24



            



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Puis après échantillonnage :

                    



est la Transformée de Fourier discrète inverse de

  

la démodulation

consiste donc à effectuer une Transformée de Fourier directe discrète (FFT).

 

Codage canal

Modulation des

MODULATION

Insertion des

symboles

OFDM (IFFT)

intervalles de temps



Décodage

Démodulation

canal

des symboles



DEMODULATION OFDM(FFT)

Retrait des intervalles de temps

Figure 11 : Modulation et démodulation OFDM-

2-1-5 Avantages et inconvénients inconvénients de l’OFDM

Avantages Multipath Un Temps Symbole important rend le signal plus résistant au multipath . Les intervalles de garde limitent les interférences inter-symboles dues au multipath. 

Efficacité spectrale Efficacité spectrale élevée due à l’orthogonalité l’orthogonalité quasi-totale des sous-porteuses, autorisant une fine séparation fréquentielle entre-elles. 

Réception Grande simplicité de la réception : simple implémentation de FFT au niveau de l’UE. Aucun système d’annulation des interférences intracellulaires n’est nécessaire (pas d’égaliseur). 

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I nconvé nconvénie nients Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) Le PAPR est élevé, ce qui limite l’efficacité des Power Amplifiers des mobiles .  Effet sur les symboles OFDM transmis : Etalement spectral (interférences entre canaux adjacents) + BER élevé (intermodulation, (inter modulation, changement dans la constellation). 

Sensibilité au décalage fréquentiel Le décalage fréquentiel rompt l’orthogonalité des sous-porteuses sous -porteuses et cause des interférences inter-porteuses (Inter Carrier Interférences ICI), ce qui dégrade fortement les performances du réseau. 

3- OFDMA

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) est une technique qui dérive de l'OFDM en utilisant le même principe de division de la bande passante en plusieurs sous porteuses.



Figure 12 : différence entre OFDM et OFDMA

La différence entre l’OFDM et l’OFDMA c’est que la première servir a un usager dans un intervalle de temps, par contre OFDMA elle peut servir plusieurs usagers dans un même intervalle de temps, comme montrer dans la figure ci-dessus. La norme LTE a choisi comme écart entre les sous-porteuses 15KHz ce qui donne une vitesse de modulation pour chacune des porteuses 15Kbauds. Comme précisé dans le paragraphe précédent l’écart entre les sous-porteuses sous-porteuses est égal à Alors la durée du symbole transporté:



 = 66.66 µs. 

. 

=

Sachant que la norme LTE donne une flexibilité pour le choix de la bande alors on aura différentes configurations pour chacune, ce qui est résumé dans le tableau ci-dessous.

26



Transmission BW

1.4 MHz

Durée sous-trame (Ts)

0.5ms

Espacement sous-porteuses

15KHz

Fréquence d’échantillonnage Taille FFT

1.4 MHz

Nombre de sous-porteuses occupées



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3 MHz

5 MHz

10 MHz

15 MHz

20 MHz

7.68 MHz 512

15 .36MHz

128

3.84 MHz 256

1024

23.04 MHz 1536

30.72 MHz 2048

73

181

301

601

901

1201 1201

Tableau 3 : paramètres de l’OFDM pour chaque bande passante.

3-1 Débit théorique maximal En LTE on a la liberté de choisir entre les trois types de modulation QPSK (2 bits/symbole), bits/symbole), QAM-16 (4 bits/symbole) ou QAM-64 QAM- 64 (6 bits/symbole) aussi bien en DL qu’en UL. Pour notre cas on va essayer de calculer le débit descendant maximal, alors les paramètres à choisir sont : 

Modulation QAM-64 => 6 bits/symbole; bits/s ymbole;



Bande passante 20MHz => 1200 sous-porteuses.



Dmax=15000*1200*6=108,09 Dmax=15000*1200*6=108,09 Mbits/s. (15000 est la bande passante de chaque chaque sous porteuse.)

3-2 Les PRB : Les utilisateurs se voient attribuer un nombre précis de sous-porteuses pour un time slot prédéterminé, appelées dans les spécifications LTE les blocs de ressources physiques PRBs (Physical Resource Blocks). Les PRBs ont chacun une dimension temps et fréquence, et leur r épartition est gérée par une fonction de planification à la station de base 3GPP (eNodeB). Chaque PRB est composé de 12 sous-porteuses avec 6 ou 7 symboles OFDM selon le préfixe cyclique utilisé.

27





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Figure 13 : PRB

Le nombre total des PRBs dépend de la bande passante utilisée ce qui est explicité dans le tableau ci-dessous : Transmission BW

1.4MHz

2.5MHz

5MHZ

10MHz

15MHz

20MHz

Nombre de PRBs

6

15

25

50

75

100



Tableau 4 : Nombre des PRBs pour chaque bande passante.

3-3 Structure de la Trame LTE : Pour éviter ces interférences et absorber ce retard, le symbole OFDM est allongé avec un préfixe cyclique plus grand que le plus grand des des retards apparaissant dans le canal. L’introduction d’un préfixe cyclique permet de lutter contre les Interférences Inter Symboles (ISI).



28

Figure 14 : Ajout du préfix cyclique.



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Deux tailles de CP sont permises: 

un court ou normal (5,21µs/4,69µs)



un long (16,67µs)

Le choix dépend du type de cellule et du temps de propagation à combattre : pour les macros cellules on utilise le CP long, tandis que pour les microcellules, le court.

Remarque : Le Choix du CP influence le débit global.



Figure 15 : les types du préfixe cyclique

Un Time Slot dans la release 8 de la 3GPP a une une durée de 0.5ms alors selon le choix du CP on peut avoir soit : 

7 symboles OFDM pour un CP court,



6 symboles OFDM pour un CP long.

Rappelant qu’un symbole OFDM a une durée de d e 66.66 µs.

F ormat ormat de la Tr Trame en mode modeF DD La durée de la trame LTE est de 10ms composée de 10 sous-trames de 1ms et chacune de se s dernières contient 2 times slots de 0.5ms.

29





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Figure 16: Format de la trame FDD pour la LTE

F orm ormat de la tram trame e en mode mode TDD Elle a la même durée de la l a trame LTE en mode FDD, c'est-à-dire 10ms avec 10 sous-trames de 1ms, la différence réside dans les sous-trames (1) et sous-trame(2) qui contiennent des données de signalisation et qui sont :



30

Figure 17 : Format de la trame TDD



DwPTS- Downlink Pilot Time Slot;



GP-Guard Période ;



UpPTS- Uplink Pilot Time Slot.



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En TDD on définit 6 configurations UL/DL différentes:



Tableau 5 : les d’différentes configuration pour la trame TDD

4- SC-FDMA L’un des grand inconvénients de l’OFDMA est le PAPR qui est trop élevé, pour la LTE il est très critique car il ne faut pas oublier que le but de cette technologie t echnologie et de permettre aux usagers d’utiliser des applications de plus en plus développées.

Alors en utilisant l’OFDMA en uplink , on va perdre dans l’autonomie du mobile. Pour cela LTE a opté pour un autre type de multiplexage en Uplink qui est le SC -FDMA. SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division multiple Access) a le même principe que l’OFDMA, la différence existe existe sur un seul point: Au lieu de mapper mapper les symboles sur les sous-porteuses, on mappe mappe leur DFT.



31

Figure 18 : Modulation SC-FDMA



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A la sortie du DFT on peut mapper selon deux manières soit : 

Localisée;



distribuée.

Localized

Distributed

mapping

mapping



Figure 19 : mode localisé et mode distribué

Ainsi deux types types de spectres peuvent exister dans le sens UL suivant le choix effectués:



Figure 20: Spectre du mode localisé (choix retenu par le LTE).



Figure 21 : Spectre du mode distribué.

5- Conclusion L’usage de la technique OFDM n’est pas une exclusivité pour la norme LTE, Wimax, WiFi et DVB étaient les premiers.

32



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Pour la LTE on ne peut pas rêver à un débit descendant plus que 100Mbits/s et un autre montant de 50Mbits/s, 50Mbits/s, le débit asymétrique est du à l’utilisation de deux techniques différentes en quelque sorte mais se basant toujours sur le principe de l’OFDM, pour le lien descendant l’OFDMA et SC-FDMA SC -FDMA pour pour le montant sachant que les deux utilisent les mêmes types de modulation possible. La raison la plus critique pour ce changement de te chnique est est d’augmenter l’autonomie des équipements des usagers. Dans ce chapitre notre concentration concentration s’est focalisée sur la technique OFDM en parcourant toutes les étapes nécessaires nécessai res soit pour la génération du signal OFDM soit pour l’extraction l’ extraction à la réception du signal utile.

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Chapitre 3 : Simulation sur Matlab

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Chapitre 3 : Simulation

Mise en œuvre d’une chaine de transmission OFDM

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1-Introduction: Sachant que l’implémentation d’une chaine de transmission OFDM repose sur un calcul de l’IFFT et de FFT, notre projet consiste à mettre en œuvre cette chaine à l’aide l’ai de de l’outil Simulink disponible dans le logiciel Matlab.

2- Modulation : Création d’une chaine de transmission OFDM : Random Integer Generator :

Génère un nombre aléatoire d’entiers avec les paramètres suivant: 

4 états d’entiers



3MHz la bande passante



192 entiers par trame.



35

Figure 22 : Paramètres du bloc Random Integer Generator



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Integer to bit converter :

Pour la conversion des entiers en des bits avec un seul paramètre à modifier modifier qui est le nombre de bits pour chaque entier, dans notre cas on va choisir 2 bits car l’entrée est composée de 4 états possibles.

Bit to integer Converter

Pour la conversion des bits en entiers, avec le même paramètre à modifier qui est le nombre de bits pour chaque entier et qui vaut 2 bits. Remarque : On constate que l’entrée du premier bloc est égale à la sortie du deuxième alors à quoi bon ces deux blocs ? 

L’intérêt est d’extraire les le s bits de la source pour les comparer c omparer avec ceux du récepteur comme ça on peut calculer le taux d’erreur binaire .

Modulation QPSK

La source qu’on a utilisé est composée de 4 états possibles donc la modulation qu’on doit utiliser doit être elle aussi à 4 états. La norme LTE offre LTE offre la possibilité d’utiliser la modulation QPSK (4-QAM) (4 -QAM) et ça sera notre choix pour pour cette simulation : pour cela on a utilisé le bloc QPSK Modulator, en modifiant l’ordre l’ordre de la constellation : GRAY au lieu de BINARY.

36





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Figure 23 : Paramètres du bloc QPSK Modulator

Insertion des sous-porteuses pilotes et DC :

Les sous-porteuses disponibles dans une bande bande ne sont pas toutes attribuer aux datas des utilisateurs, il existe quelques-unes utilisées pour d’autres raisons telles telles que :  

DC Sub-carrier : La porteuse centrale, pour marquer le centre de la bande OFDM ; Pilot Sub-Carriers : utilisées pour transporter des séquences PILOTE bien utiles pour connaitre le canal de propagation.

Le rôle du bloc suivant est d’intégrer ces différentes sous-porteuses sous -porteuses :  



On va intégrer une DC Sub-Carrier au milieu de la trame et 3 Pilot Sub-Carriers. Select Rows : Pour découper les 192 symboles reçus à son entrée entrée par 4, en rangeant chaque ensemble dans une sortie. Entre les 4 ensembles on va intégrer nos Pilot Sub-Carriers et au milieu La porteuse centrale.

Et pour rassembler le tout on va utiliser le bloc Matrix Concaténation en changeant le nombre des inputs par 8.

37





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Figure 24 : Paramètres du bloc Multiport Selector

IFFT :

IFFT est le bloc le plus important dans la chaine de modulation OFDM, la taille de l’IFFT choisi est 256.



38

Figure 25 : Paramètres du bloc IFFT. Etude et simulation de la norme LTE par 3GPP : Juin 2012


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Préfixe cyclique

Pour chaque symbole on doit ajouter un préfix cyclique, pour cela juste après l e bloc d’IFFT on ajoute le bloc selector. Sachant qu’à l’entrée de l’IFFT la taille de la matrice est (196,1) alors à l’aide le préfix cyclique on va essayer d’étendre cette matrice jusqu’à atteindre 256. Pour cela les paramètres du préfix cyclique seront comme suit :

A ce niveau, on a généré un signal OFDM, l’étape suivante est l’envoi d’un signal dans un canal.



Figure 26 : Paramètres du bloc Add Cyclic Prefix

3-Canal Gaussien La valeur du SNR peut être modifiée pour déterminer la limite pour laquelle on commence à avoir un taux d’err eur eur élevé.

39





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Figure 27 : Paramètres du bloc AWGN

4-Démodulation Création d’une chaine de transmission OFDM : Remove Cyclic Prefix :

Pour enlever le préfix cyclique: Lors de la modulation la sortie finale est es t un vecteur de 317 éléments, comme nous avons ajouté un préfixe cyclique cyclique de 61 éléments (256-195) alors à la réception on doit extraire les premiers 61 et cela se fera en utilisant les paramètres suivant :



40

Figure 28 : Paramètres du bloc Remove Cyclic Prefix



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FFT :

A la sortie du préfixe cyclique la taille du vecteur est 256, qui sera directement traiter par le bloc FFT. Pour la taille de la FFT on a le choix entre 256 ou « Inherit Inherit FFT length from input dimensions ». Frame Conversion :

Pour regrouper les données en trame de 256 éléments.

A cette étape nous avons reconstitué 256 éléments ,196 éléments de données utiles plus 60 zéros de bourrage ajoutées par l’IFFT lors de la modulation.



Figure 29 : Paramètres du bloc Frame conversion Remove zero-padding :

Pour éliminer les zéros de bourrage on a utilisé les paramètres suivant :

Figure 30 : Paramètres du bloc zero-padding 

41



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Select Rows

Sans les zéros de bourrage nous avons 196 éléments, alors pour avoir la même trame de la source on doit enlever les symboles provenant des sous-porteuses pilotes et la sous porteuse centrale. Pour cela, il faut tout tout d’abord détecter l’emplacement exact de chaque sous-porteuse sous-porteuse à enlever et cela en raisonnant sur le découpage qu’on a fait au niveau de la modulation. Donc les paramètres choisis :



Figure 31 : Paramètres du bloc Remove Pilots

Démodulation QPSK :

Même paramètres que le bloc de modulation QPSK. Pour les blocs restants, ils ont le même rôle et paramètres que ceux utilisés au niveau de la modulation.

42



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5-Résultat de la simulation

La figure représente la constellation du signal d’entrée, générée par le

modulateur QPSK.



Figure 32 : Constellation de l’entrée

Avec un SNR=30db on observe que les points de constellation varie mais pas autant pour être considérer erronés. Ils appartiennent aux régions de décision convenables.



43

Figure 33 : Constellation de la sortie





A

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Figure 34 : Représentation spectrale spectra le du signal OFDM à l’entrée du canal

ce niveau on peut visualiser les sous- porteuses sous- porteuses à l’entrée du canal :



Chaque pic représente une sous-porteuse



Les 3 pics (en bleu) à grande amplitude représentent représ entent les sous-porteuses pilotes



Le pic (en rouge) à faible amplitude représente la sous-porteuse centrale.







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Figure 35 : Représentation spectrale du signal OFDM à la sortie du canal

A la sortie du canal, on remarque que le signal n’est pas dégradé par le bruit introduit au niveau du canal.



Figure 36 : le taux d’erreur binaire

Le nombre des bits erronés est égale à 0 cela à la valeur de SNR choisi.

6-Conclusion La simulation Simulink que nous avons réalisée a permis de mett re en relief les intérêts intér êts d’une modulation et démodulation OFDM d’un point de vue taux d’erreur binaire, ainsi que les

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paramètres de la chaine de transmission primordiaux (nombre de porteuses,, choix de constellation) à ajuster en fonction du canal et des données à transmettre. Dans cette partie de la simulation, s imulation, nous avons réalisé une chaîne basic de l a technique OFDM, en guise de perspectives nous contons y introduire d’autres types de bruits, ainsi que l’adapter à la technique OFDMA.

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Conclusion générale

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Conclusion générale Pour les opérateurs, la technologie LTE améliore considérablement les offres commerciales grâce à une flexibilité spectrale exceptionnelle, à une capacité largement supérieure et à une plateforme permettant de fournir des applications hautes gamme de façon économique. Ce projet était l’occasion pour nous, pour découvrir un nouveau mo nde de recherche et développement qui se base sur des nouvelles technologies de communication et qui est applicable dans divers secteurs. D’autre part, ce projet nous a permis d’améliorer nos connaissances des réseaux sans fil, et aussi de voir de prés l’utilité l’u tilité des concepts de traitement de signal, communication numérique et ainsi les différents phénomènes phénomènes affectant les liaisons radios et influençant la communication.

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Conclusion générale

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Référence : [1] Geneviéve BAUDOIN, Radiocommunications numériques, Tome 1 : Pr incipes,

modélisation et simulation ,2002 [2]Fabien [2]Fabien MULOT, Etude et modélisation d’une liaison de données pour micro drone en environnement à trajets multiples, 2004 [3] LTE + SAE = EPS, Principes et Architecture, Efort 2008 [4] Modulations Multi porteuses : Annick le Glaunec [5] LTE : Rapport Nokia Siemens/ INPT [6] 3GPP long Term Evolution « Etude de la couche physique et des performances » Bouygues Télécoms

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Perspectives

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Perspectives Multiple Input Multiple Output (MIMO)

Les systèmes d'antennes MIMO jouent un rôle important pour le LTE. Seule l'utilisati on d'antennes intelligentes permet d'obtenir une efficacité du spectre élevée. Contrairement à l'UMTS, avec le LTE, les systèmes d'antennes MIMO font partie intégrante du système, aussi bien au niveau de la station de base qu'au niveau du du téléphone mobile. La technologie MIMO permet la transmission parallèle et simultanée de données sur la même fréquence avec plusieurs antennes au niveau de l'émett eur et du récepteur, ceci peut être utilisé pour augmenter le gain de diversité et ainsi le rapport porteuse/interférence au niveau du récepteur. Plusieurs formes d’applications de MIMO sont prévues pour le LTE: elles peuvent être cataloguées comme multiplexage spatial, diversité spatiale, s patiale, formation de faisceaux, ou dans un mélange adéquat de ces dernières. Le service utilisé, le débit de données, l'état du canal de télécommunication mobile et les propriétés du téléphone portable déterminent où et quand une forme de MIMO est utilisé. Le principe est représenté schématiquement :

- Figure 21 : Principe de la transmission multi-antennes.

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Simulation OFDM sous simulink et étude de la norme LTE

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