Conception d'un corrélateur du récepteur RAKE GEN1433 Projet de fin d’études     sous la supervision de Dr. Larbi Talbi    Université du Québec à Hull MODULE DE L'INGÉNIERIE - Hiver 2002 Génie Informatique

Plan de la présentation Historique Evolution 1G - 3G UMTS Universal Mobile Telecomunnication System WCDMA Wide Band Code Division Multiple Access Modèle OSI Contexte Technologique Partage des canaux de communication LE RÉCEPTEUR RAKE DOIGTS ( FINGERS) DU RÉCEPTEUR RAKE Conclusion Questions

Historique 1940 1er téléphone sans fil wireless ( Bell System ) 1978 1981 1985 1993 1996 2002 1er téléphone sans fil wireless ( Bell System ) 1er cellulaire analogue AMPS ( Chicago USA) 1er cellulaire Numérique RITA ( France - armée) 1er cellulaire analogue français, Radiocom 2000 GSM ( Europe ) DCS 1800 permettant le transfert de données ou de fax ( Europe ) UMTS à travers le monde ???

Evolution 2000 1G 2G 2.5G 3G Data Rate 1000 170 12 kb/s 900MHz Voix From: To: Mess 1000 170 900MHz Voix 900MHz 1800MHz Voix 900-1800MHz Voix Mini Internet 900-1800-1900MHz Smart Phone Internet 12 kb/s

UMTS annoncé - réalité Largeur de bande (Bandwidth) (kb/s) UMTS UMTS 1000 Annoncé GPRS UMTS 100 GPRS GSM Réalité 10 Année 1996 1998 2000 2002 2004 2006

UMTS Universal Mobile Telecomunnication System

UMTS application

Le partage du canal Fréquence Temps Code Géographique

Environnement Multitrajet Réflexion double Diffraction Trajet direct Réflexion simple Récepteur Transmetteur

Multitrajet (MP) Trajets distincts Trajets superposés 1 4 3 5 2 h(t;)  Trajets distincts Trajets superposés Trajets superposés et trajets corrélés

Modèle OSI (ISO) B0  5 MHz fw fréquence f0  2 GHz Récepteur RAKE K voies // de symboles QPSK Application f0  2 GHz Présentation Annulation des interférences entre les utilisateurs Diminution de l’effet d’éblouissement Session Récepteur RAKE Transport Étalement Brouillage Corrélation Modulation Entrelacement Codage du canal Réseaux Liaison de données Physique Controle de puissance Utilisateurs / cellule

Contexte Technologique The goal of 3G to provide a wide variety of communication services and high speed data access. WCDMA radio access technology for 3G The increasing demand of high capacity To provide high capacity technique Spreading Smart antenna RAKE receiver Multiuser detection tool Simulation

Contexte Technologique WCDMA Interface radio pour la technology 3G Objectifs de 3G. Services Personnalisée Parole, vidéo et le multimédia différents débits d'information Accroître le débit Demande croissante de largeur de bande technique Étalement Antennes adaptatives Récepteur RAKE Détection accès multiple outil Simulation

Simulation avec SystemView 6.BER Measure 4. RF Receiver 2. RF Transmitter 3. Wireless Channel 5. BaseBand Receiver 1. Baseband Transmitter 7. BaseBand Benchmark Transceiver without RF Complete WCDMA with distortion-true RF Modeling

I & Q Downlink - Time multiplexed control and data DPCCH DPDCH Pilot PC RI Data I & Q Service 1 Service 2 Service 3 Uplink - I/Q Code multiplexed control and data DPDCH Data I Service 1 Service 2 Service 3 Q DPCCH Pilot PC RI ... 1 2 3 4 5 16 10 ms Frame

Étalement dans WCDMA WCDMA Suppressing Selecting codes interference j bit rate chip rate P(t) Channelization codes (Walsh/OVSF) ( Cd ) DPDCH j (Cc) DPCCH Scrambling codes Csc cos ω t) sin ( (Gold) WCDMA an interference limited system Selecting codes high autocorrelation low cross correlation Suppressing interference

Étalement CDMA S1C1C1 + S2C1C2 S1 S1 Σ C1 C1 S2 S2 C2 C2 Input Signal PN Generator Modulator Demodulator Regenerated Wireless Link S1C1C1 + S2C1C2 S1 S1 Σ C1 C1 S2 S2 C2 C2 S1C1C2 + S2C2C2

A chaque bit du message sera assigné un code déterminé Étalement Spectre original fw t Message 1 Suite de deux Codes 1 t -1 Message étalé fw Spectre après étalement 1 -1 t A chaque bit du message sera assigné un code déterminé

Étalement code Walsh-Hadamard & code Gold  Application ? Utilisation Purpose: spreading  Generation: code tree C 1,1 = ( 1 ) C 2,2 = ( 1 , 1 ) C 2,1 = ( 1 , 1 ) C 4, 2 = ( 1 , 1 , -1 , -1 ) C 4,1 = ( 1 , 1 , 1 , 1 ) C 4, 3 = ( 1 , -1 , 1 , -1 ) C 4,4 = ( 1 , -1, -1, 1 ) SF=1 SF=2 SF=4

Étalement code séquences M Long Code Seed 1 x x2 x32 XOR Long Code 4.096 Mcps 1 2 3 4 5 6 Clock OUTPUT Flip Flops 7 Période de N = 2n – 1

Code Gold

Code Gold

Corrélation 125

MP

Synchronisation sur le code t Retard t Corrélation Retard

Récepteur RAKE R[n] Σ Ul S[n-3] S[n-2] 2nd S[n-1] Z-1 0th 1st C*1 C*3 3rd C*2 Σ One finger I Q Correlator

Récepteur RAKE « un doigt » “I” PN Code (+1 / - 1) D I Q ? bits Σ D “Q” PN Code (+1 / - 1) Timing Adj. Correlator

Exemple d ’un récepteur

Rake VHDL VHDL FPGA

Code Gold

Corrélation

Conclusion Objectifs fixés : Conception du récepteur Rake. Familiarisation avec les techniques d’accès multiple. Application des concepts du traitements du signal. Difficultés rencontrés : Matlab 6.1 Toolbox CDMA. Outils de simulation, SystemView. Les librairies, COSSAP et CDMA pour Synopsys. Le cours de transmission analogue avant numérique. Support technique et informatique. Manque de temps. Objectifs atteints : Familiarisation avec les techniques d’accès multiple Synchroniser en utilisant les concepts de corrélation Conception des composantes du récepteur Rake Amélioration possibles : L’implementation et la simulation du récepteur Rake. Simulation temporelle. Le placement et routage dans Cadence.

Questions