UMTS Plan Introduction Services Fréquences Passage à l’UMTS

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1 UMTS Plan Introduction Services Fréquences Passage à l’UMTS
Interface UTRA W-CDMA

2 Le monde des mobiles

3 VISION IMT2000

4 UMTS 198x : concept de l’UMTS, projet RACE
199x : ACTS ; FRAMES & RAINBOW A l’échelle internationale : IMT2000 (UIT) Concept GMN (Global Multimédia Mobility) Dualité entre réseau d’accès et réseau de transport Spécification d’une interface entre ces 2 réseaux UMTS : UTRA pour l’accès radio Dans un deuxième temps, spécification d’un réseau de transport pour l’UMTS GSM DECT ISDN B-ISDN UTRA GSM ISDN B-ISDN TCP/IP UMTS Réseau d’accès Réseau de transport

5 UMTS Services multimédias : pour la mobilité (comme B-ISDN)
IP et mode paquet : 384kb/s avec une mobilité complète et 2Mb/s pour une mobilité limitée Convergence des technologies radio Caractéristiques de l’UMTS

6 3GPP Japon : ARIB, TTC CHINE : CWTS Corée : TTA Europe : ETSI USA : T1
WG1 : couche 1 WG2 : couches 2 et 3 WG3 : interfaces et O&M WG4 : Paramètres AHG1 : ad-hoc

7 UMTS Fréquences autour de 2GHz : bande de 230MHz
Bandes appairées (120MHz) : et FDD/W-CDMA Bandes non appairées (50MHz) : TDD/TD-CDMA Satellites (MSS) : 60 MHz

8 UMTS/IMT2000

9 UMTS Evolution du GSM vers UMTS/IMT2000 Radio Réseau Au niveau mondial
réutilisation de la bande existante création de nouvelles bandes de fréquence Réseau intégration du mode paquet et de IP Au niveau mondial Europe : W-CDMA, EDGE, IP dans GSM Japon : W-CDMA, intégration d’IP USA : EDGE, intégration d’IP

10 Architecture UTRAN User Equipment Core Network Uu Iu

11 Architecture

12 UTRA FDD W-CDMA UP 10ms DOWN .

13 UTRA TDD TD-CDMA

14 UTRA UMTS Terrestrial RAdio interface
W-CDMA en FDD pour les bandes appairées TD-CDMA en TDD pour les bandes non appairées

15 UTRA

16 W-CDMA pas de plan de fréquence ni de réutilisation
niveau de puissance dépend du service transfert de paquets sur canaux dédiés ou communs

17 W-CDMA Flexibilité (opérateur)
Pas de synchronisation entre les BSs (GPS) moins cher, surtout pour les environnements indoor Handoff inter-fréquence est prévu Mode TDD : allocation dynamique

18 W-CDMA Canaux Logiques Transport CHannels : Broadcast CHannel (BCH)
Forward Access CHannel (FACH) Paging CHannel (PCH) Random Access CHannel (RACH) Common Packet CHannel (CPCH) Downlink Shared CHannel (DSCH) Dedicated CHannel (DCH)

19 W-CDMA Canaux logiques - canaux physiques

20 W-CDMA, Downlink SF = 256/2k SF = 4..256 TPC = Transmit Power Control
TFCI = Transport Format Combination Indicator (Rate Information)

21 W-CDMA, Downlink Débit 15-1920kb/s (10-1280 bits par slot)
plusieurs connexions pour plus de débit (master-slave) Etalement et modulation Modulation QPSK : un état = 2 bits Channelization code cch Cell specific scrambling code cscramb 512 codes de type : cscramb 64 groupes de 8 codes nombre de code : =262143, chips (10 ms) S -> P DPDCH/DPCCH P(t) Cos(wt) Sin(wt) I Q cch cscramb

22 W-CDMA, Downlink Orthogonal Variable Spreading Factor SF = 1 SF = 2
La longueur du code n’est pas fixe Elle dépend du SF et du débit

23 W-CDMA, Uplink SF = 256/2k SF = 4..256 TPC = Transmit Power Control
TFCI = Transport Format Combination Indicator (Rate Information) FBI = FeedBack Information

24 W-CDMA, Uplink Uplink : débit kb/s ( bits par slot), plusieurs DPDCH pour plus de débit Deux canaux physiques différents pour le contrôle et les données Modulation QPSK : un état = 2 bits Channelization code cD et cC Cell specific scrambling code cscramb 224 court et 224 long Les PDDCH supplémentaires seront transmis sur I ou Q cscramb court = cI + jcQ, cI et cQ sont de longueur 256 cscramb long chips (10 ms) cD Cos(wt) DPDCH Real I Cscramb (long ou court) P(t) I+jQ cC Sin(wt) DPCCH Q Imag *j P(t)

25 W-CDMA Common Physical Channels même format que les canaux dédiés
différence : taux fixe (pas de TFCI), pas d’indication pour le contrôle de puissance deux types de canaux primary CCPCH : envoyés à tout le monde (BCH) secondary CCPCH : FACH et PCH. Multiplexage temporel sur CCPCH pour envoyer les FACH et les PCH. Les informations concernant les canaux secondaires pour le partage entre FACH et PCH (nombre de trames) sont envoyées sur un BCH différence entre primary et secondary CCPCH : le débit Fixe pour primary (30 kbps) dépend de la cellule

26 W-CDMA

27 W-CDMA Codage et multiplexage services parallèles
codage et entrelacement pour chaque canal et pour le groupe deux méthodes de multiplexage pour les différents services Avantage Défaut

28 W-CDMA . . Time MUX Outer coding/interl. Inner Parallel service
DPDCH#1 DPDCH#2 DPDCH#N . Coding/ interleaving DPDCH#1 DPDCH#2 DPDCH#N Parallel service .

29 W-CDMA Rate matching (adaptation du débit)
Adapter le débit à la capacité du support physique Uplink unequal repetition/code puncturing seuil = 20% Downlink haut débit : unequal repetition/code puncturing faible débit : transmission discontinue (une partie du slot sera occupée)

30 Exemple Trafic de 8 Kbps Data (80 bits) Tail (8) CRC (8)
Conv. Taux 1/3, Longueur = 9 288*10/9 = 320 bits Unequal repetition (9/10) 32 Kbps DPDCH

31 Exemple Trafic de 144 Kbps Data (1440 bits) RS, taux = 180/225
Tail (8) 3*1808 = 5424 bits Conv. Taux 1/3, Longueur = 9 5424*320/339 = 5120 bits Code puncturing (339 -> 320) 512 Kbps DPDCH Data (1440 bits) RS, taux = 180/225

32 Exemple Trafic de 480 Kbps Trafic de 2.4 Mbps 16 blocks par trame
Data (300 bits) Tail (8) 16*2*320 = 5424 bits Conv. Taux 1/2, Longueur = 9 1024 Kbps DPDCH CRC + SN (12 bits) 16 blocks par trame Trafic de 2.4 Mbps Data (300 bits) Tail (8) 80*2*320 = bits Conv. Taux 1/2, Longueur = 9 5*1024 Kbps DPDCH CRC + SN (12 bits) 80 blocks par trame

33 W-CDMA Accès aléatoire : slotted aloha
Préambule : il existe 16 signatures chaque signature contient 16 symboles code 256 chips le choix de la signature est aléatoire Corps du message : contrôle et données Pilot + TFCI (débit du message « données ») le choix du code est identique à celui des canaux dédiés en uplink P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 Preamble 256 chips

34 RACH

35 W-CDMA

36 W-CDMA Avant l’accès aléatoire, le mobile doit :
se synchroniser avec la BS (trame et slot) connaître les codes disponibles pour le préambule et le message (BCH) connaître les signatures et les slots disponibles Paramètres de puissance du signal estimer le “path loss”, le niveau d’interférence sur le uplink et le seuil C/I (BCH) Fonctionnement : le mobile sélectionne les codes et le facteur d’étalement (débit) le mobile sélectionne la signature et le slot le mobile envoie le préambule et attend le retour le mobile envoie le burst et attend l’acquittement sur un FACH

37 W-CDMA Allocation des codes Downlink code canal
BCH : même code pour tout le système Secondary CCPCH : diffusé sur BCH dans chaque cellule Canaux dédiés : le réseau détermine le code ; il est envoyé sur le message “Access grant” (le code peut changer pendant la connexion. Le changement est négocié sur un DCCH code BS (scrambling code) il est attribué au moment du déploiement du réseau la station mobile obtient ce code par la procédure de recherche de cellule

38 W-CDMA Allocation des codes Uplink code canal
un code par DPDCH code BS (scrambling code) primaire il est attribué au moment du déploiement du réseau il est envoyé sur le message “Access grant” secondaire idem

39 W-CDMA Contrôle de puissance Closed-loop Outer loop Open loop
Uplink et downlink Baisser ou augmenter la puissance par étape Outer loop Pour déterminer la valeur de l’étape du “closed-loop” Open loop Uplink seulement Pour ajuster la puissance sur l’accès aléatoire Estimer le “path loss”, niveau d’interférence sur le uplink (BCH)

40 W-CDMA Synchronisation : non prévue Recherche de cellules :
Primary Synchronisation Channel ; 256 chips ; le même pour toutes les BS Secondary synchronisation Channel ; 256 chips ; 64 groupes de 15 codes i est le numéro du Scrambling Group 1..64

41 W-CDMA 3 étapes : Synchronisation avec les slots
Synchronisation avec la trame et identification du groupe de code Identifier le code de la BS : cscramb Tslot BSi BSj

42 W-CDMA Recherche de cellules
2) Corrélation du Secondary SCH reçu avec tous les SSCH possibles PSCH nous sert de repère pour le temps et la phase On obtient 16 valeurs Corrélation des valeurs avec toutes les séquences On choisit les pairs qui donne la valeur maximale Par conséquent ; le groupe est identifié ainsi que la synchronisation avec la trame 2) Corrélation du CPICH avec les “scrambling code” du groupe Identification du cscramb

43 W-CDMA Soft handover Active set : recherche de nouvelles cellules
Le mobile reçoit une liste du réseau qui donne l’ordre de recherche des codes des BS ; la liste est régulièrement changée Le mobile teste les BCH des cellules recherchées et les compare à des seuils Il envoie ensuite un rapport au réseau En fonction de ces informations le réseau lui demande de rajouter ou de supprimer des BS de la liste active

44 W-CDMA Softer handover Inter-frequency handover Mode sloté

45 W-CDMA Couche RLC/MAC service temps réel ou non
contrôle d’erreur (ARQ)

46 W-CDMA Mode paquet : trois méthodes