umts patrick altman 2008 09 tronc commun.ppt [mode de ...sudriaesme.free.fr/arthur 3ème...

1

FORMATION UMTSTronc Commun

SIB

FORMATION UMTS+ Historique

+ Les Services (QoS)

+ Infrastructure

+ Les modes (FDD vs TDD)

+ Codage CDMA

+ Les Canaux Physiques

+ La couche MAC+ La couche RLC

+ La connexion RRC

+ Accès au réseau (RACH)

+ La sécurité en UMTS

+ Synthèse des Canaux

+ Gestion des Handovers

+ ATM

+ Gestion de la Puissance

+ Protocoles UTRAN

+ La couche PDCP

+ Codage OVSF

+ Gold Codes

+ Modulations

+ La Trame

+ Les Canaux Transports

+ Les Canaux Logiques

+ La couche BMC

2

HISTORIQUE Universal Mobile Telecommunication System

Système créé par l ’ITU en 1999

IMT-2000 5 normes: Modulation - Bande Freq

Principale UMTS: Europe + Japon

Création du 3GPP (ETSI, NttDoCoMo )

Réutilisation du cœur de réseau GSM/GPRS

HISTORIQUE Universal Mobile Telecommunication System

3GPP 3GPP2

Date de création Janvier 99 Janvier 99

Technologie UMTS CDMA2000

Organismes Affiliés ETSITTA (Corée)TTC (Japon)ARIB (Japon)

T1 (USA)

TIA (USA)TTA (Corée)TTC (Japon)ARIB (Japon)

CWTS (Chine)

Type de réseau cœur GSM - GPRS ANSI - 41

Technologie du réseau d’accès

DS-W-CDMA (FDD)TD/CDMA (TDD)

DS-MC W-CDMA(IS-95)

UTI

3

Les Services de l’UMTS

UMTS, Universal Mobile Telecommunication System

Phase 3 du GSM, perspective 2002 ………….

Services :

Possibilité de multimédia avec mobilité complète

Accès efficace à l’Internet, aux Intranet et autres services supportés par le protocole IPHaute qualité de parole, comparable à celles des réseaux fixesPortabilité des services entre différents environnements UMTS

Les Services de l’UMTS

QoSClasse de trafic Classe

conversationClasse de diffusion

Classe d’interaction

Classe arrière-plan

Conversation en temps réel

Diffusion en temps réel

Mode interactif au mieux

Mode arrière-plan au mieux

Caractéristiques essentielles

-Préservation de la relation temporelle entre les entités d’information du train

Préservation de la relation temporelle entre les entités d’information du train

Modèle requête réponsePréservation du contenu de la charge utile

La destination n’attends pas de données dans un délai définiPréservation du contenu de la charge utile

Exemple d’application

Voix Vidéo en diffusion continu en temps réel

Navigation Web

Chargement de messages électronique en arrière plan

4

Infrastructure de l’UMTS

UMTS Universal Mobile Telecommunication System

Infrastructures :

Niveau NSS, idem que GSM et GPRS

Niveau BSS, tout est à refaire :

wHaut débit de parole et de données entre 150 Kbits/s et2 Mbits/s suivant la mobilité (notion qualité radio)

wBandes de fréquence au alentour de 2 GHz

wGestion dynamique des fréquences W-CDMA,difficile à contrôler.

Infrastructure de l’UMTS

Sous-système réseauSous-Système Radio

4

MSC

HLR

RTCPNode

B

GSMBTS

GSMBTS

GSMBSC

Abis

A

Gb

SGSNGGSN

Gn

Gi

4 UMTSBS

UMTSBS

UMTSRNC

Iub

Iu

Gs

UTRAN

GERAN

VLR

5

Les modes de l’UMTS

Mode FDD TDDAccès Multiple DS-CDMA TDMA/CDMAEspacement entre porteuses

4.4 à 5 MHz avec un pas de 200kHz

Débit 3.84 Mchips/secDurée Trame 10 msModulation QPSKStructure de la trame

15 slots par trame

Facteur d’étalement

4 à 512 1 à 16

Codage canal Convolution (1/2 -1/3)Turbo Codes pour BER < 10-3

Code CDMACodage CDMA: Code Division Multiple Access

Usager 3

Usager 2Usager 1

Temps

FréquenceCode

C3

C2

C1

* La séparation entre les différents usagers,est assurés par un «code » propre à chacun

* Les usagers d’un système CDMA utilisent

tous la même bande de fréquence au même instant

6

EncodageD(t)

PN(t): séquenced’étalement

0 1

0 1 1 1 00 11 1 CHIP0 NRZ

D(t)xPN(t) -11

DecodageD(t’)xS(t’)

PN*(t’)

D(t’) 0 1

Code CDMA

Tb

Tc

Code CDMA: Orthogonalité

PN(t): séquence d’étalement: Pseudo random Noise Code èM éléments appelés chips: SF Spreading Factor

Débit Chip = Débit Bit * SF

User i

User j

C#i

C#j

Succession de M chips de durée Tc

M-1

? Cl#i Cl

#j= 0l=0

7

Code CDMA: Orthogonalité

1 M-1 1 M-1

- ? rlk Cl

#i= - ? (b#ik C#i

l + b#jk C#j

l) C#il

M l=0 M l=0

2 utilisateurs (#i,#j) reçoivent kème bit sur M-uplet

{rk0 , rk

1 ,…, rkM-1}= {b#i

k c#i0 + b#j

k c#j0, b#i

k c#i1 + b#j

kc#j1,…, b#i

k c#iM-1 + b#j

k c#jM-1}

b#ik

M-1 b#jk

M-1

=- ? (C#il C#i

l +- ? C#jl C#i

l) = b#ik

M l=0 M l=0

M 0

Canal de propagation

Modélisation par un filtre à réponse impulsionnelle : ht (t) modifiant le signal émis e(t) et rajout d’un bruit blanc gaussien

r(t) = ht (t) * e(t) + n(t)

Réponse impulsionnelle multiples trajetsN

ht (t) = S ai d (t – t i)i=1

Nombre de trajetsPoids du trajet #i de

puissance moyenne |ai|2

Retard associé au trajet #i

Emetteur

RécepteurDiffraction

Réflexion double

Réflexion simple

Trajetdirect

8

Canal de propagation

Canal de propagation est caractérisée par:v nombre moyen de trajetsv étalement temporel (delay spread)v amplitude moyenne pour chacun des retardsv loi statistique d’évolution pour chacune des amplitudes

Milieu Nombre de Trajets Etalement (µs) Loi statistique

Commentaire

Urbain 5 Faible:< 5 Rayleigh Absence de trajets directsMontagneux 5 Important jusqu’à 20 Rayleigh

Rural 1 à 2 Très faible: <1 Rice Trajet Direct

Code CDMA: récepteur simple

Signal reçu ?sur Tb

PN*(t-t 0)

décision

corrélateur

9

Code CDMA: récepteur Rake

Signal reçu

?sur Tb

A0e-jF 0PN*(t-t 0)

?sur Tb

PN*(t-t 1)

?sur Tb

PN*(t-t 2)

A1e-jF 1

A2e-jF 2

?

tx : retard estimé sur le canal x

Axe-jFx :bruit blanc estimé sur le canal x

Estimer en permanence par UE et Nobe BRéponse impulsionnelle des canaux via

gestion des pilotes

Code CDMA: récepteur simple – retard t 0

séquenced’origine

séquenceétalée

Tb

Tc

t 0séquence aprèsdélai propagation

signal reçu bruité

générationséquence PN(t)au récepteur

Tb

signal à lasortie du multiplieur

intégration sur Tb

sortie de l’intégrateur

émetteur

action du canal

récepteur

10

Code OVSF : Matrice d’Hadamard

ØH1 = (+1)

+ Hn +Hn

ØH2n = + Hn - Hn

Propriétés des matrices d’Hadamard

HnT = Hn

HnHn = nIn

Exemple

+ 1 +1 H2 =

+ 1 -1

+1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1+1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1+1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1+1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 +1+1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1+1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 -1

H8 =

Propriétés des codes OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor)

Les séquences sont orthogonales, intercorrélation entre 2 séquences de code nulle

Les séquences sont de longueur différentes, gains de traitement en fonction du débit des données à transmettre

Arbre OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor)

SF=1 SF=2 SF=4 SF=8

C1,0=(1)

C2,0=(1,1)

C2,1=(1,-1)

C4,0=(1,1,1,1)

C4,1=(1,1,-1,-1)

C4,2=(1,-1,1,-1)

C4,3=(1,-1,-1,1)

C8,0=(1,1,1,1,1,1,1,1)

C8,1=(1,1,1,1,-1,-1,-1,-1)

C8,3=(1,1,-1,-1,-1,-1,1,1)

C8,4=(1,-1,1,-1,1,-1,1,-1)

C8,5=(1,-1,1,-1,-1,1,-1,1)

C8,6=(1,-1,-1,1,1,-1,-1,1)

C8,7=(1,-1,-1,1,-1,1,1,-1)

C8,2=(1,1,-1,-1,1,1,-1,-1)

Méthode d’Hadamard

Code choisi

Codes Interdits

11

Code OVSF : Débit Usager

Tb = SF x Tc

Débit bits Rb = 1 / TbRb = 1 /(SF x Tc) = Rc / SFRc = SF x Rb è Fixe pour UMTS

3,84 Mchips/s

canaux montants (UL)SF à 4 à 256

canaux descendants (DL)SF à 4 à 512

SF=1 SF=2 SF=4 SF=8 SF=16 SF=32 SF=64 SF=128 SF=256 SF=512

Données à

2Mb/s

Données à

384kb/s

Données à

128kb/s

Données à

64kb/s

Données à

32kb/s

Données à 8kb/s

Canal Commun

CPICHP-

CCPCH

SMS

Mise à jour de

loc.Sig à

1.7kb/s

Code Gold

Séquences Gold ayant de bonnes propriétés d’intercorrélationUMTS: système Asynchrone

2 Types de Séquences Gold

Courtes: 256 chips pour 1 trame de 10ms Longues: 38400 chips pour 1 trame de 10ms

à Scrambling Codes : total de 224 codes longs

à Sens DL : 8192 SC sont utilisés è 512 groupes de 16 codes

à Sens UL : 224 SC sont utilisés

12

Résumé: Codage CDMA

Codage CDMA – Principes d’allocation

Maintenir l’orthogonalité des canaux d’émission

Voie descendante: même synchro des séquences OVSF

- Utilisation totale de l’arbre OVSF- même séquence de brouillage dans la cellule Cs

Voie montante: orthogonalité entre les codes OVSF utilisés par les mobiles ne peut être garantie

- séquence de brouillage Cs par mobile


UMTS est un système qui possède la particularité d’utiliser deux types de codes:üLes codes de ChannelizationüLes codes de Scrambling

Data

bit rate chip rate chip rate

Code SF Scrambling Code

13

F1 F1

F1

Codage CDMA – Principes d’allocation

F2 F2

F2

C8,1

C8,2

C4,1

C s1

C s2

C s3

Voix montanteVoix descendante

C8,3

Cs1

C8,1

Cs3

C8,1

Cs4

C8,2 C8,3

C8,2

Cs2

C8,1

Cs2

UTRAN : 512 codes de brouillage primaires Cs


Modulation

UMTS utilise la modulation en QPSKQuaternary Phase Shift Keying

I

Q

11

1000

01

14

Trame de Base

15 Slots de 10 ms

Slot #0 Slot #1 Slot #2 Slot #14

Trame #0 Trame #1Trame #2 Trame #4095Trame #i

Une transmission entre l’UE et le Node B occupe tous les Slots

SFN =System Frame Number

2560 chips (666.67us

Le slot sert à définir la granularité du contrôle de puissance1 slot óPuissance Constante

Les Canaux

++ Données Downlink dédiées ++

!!!! è Les données transportées au niveau physique correspondesà la signalisation au niveau supérieur

DPCH : Dedicated Physical CHannel

Code OVSF alloué à un mobile dédié

1 slot transmission de 2560 chips Complexe

physique

transport

logique

data

15

Les Canaux

DPCH

DPCCH: Dedicated Physical Control CHannel

DPDCH: Dedicated Physical Data CHannel

DPCH TFCIData 1 TPC Data 2 Pilote

2560 chips

Spreading Factor (SF): 4à 512 donne un débit données 3..1872 kbit/s

physique

transport

logique

data

Voir 3GPP: 25211 §5.3.2

Les Canaux

physique

transport

logique

data

DPCCH

üTFCI: Transport Format Combination IndicatorDonne le schéma utilisé parmi un ensemble de schéma de codage d’entrelacement prédéfini (lien entre canaux logiques-transport-physique)Length: 0 … 8 bits

üTPC : Transmit Power Control: gestion de la puissance lien UplinkLength: 2… 8bits

üPilote: Séquence prédéfinie qui permet au mobile de sonder le canal de transmissionLength: 4 … 8 bits

Total le DPCH, il y a 16 formats possible de transmission suivant le SF utilisé

DPDCHüData 1 : 0 … 248 bitsüData 2 : 2 … 1000 bits

16

Les Canaux

++ Données Downlink partagées ++ physique

transport

logique

data

PDSCH : Physical Downlink Shared CHannel

1 Slot de 2560 chips complexe, qui ne contient que des bits de données

1 Slot contient üData: 20… 1280 bitsüSF : 4 … 256üDébit de données : 30 … 1920 kbits/s

Le canal PDSCH est toujours joint avec un canal dédié DPCH qui va indiquer le TFCI utilisé pour le canal physique PDSCH

Canal utilisé uniquement à partir de la technologie HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)

Les Canaux

++ Données Downlink « communes » ++ physique

transport

logique

data

S-CCPCH : Secondary Common Control Physical CHannel

èFournit des informations de Control (données au niveau physique) données par les couchessupérieures

è appel de diffusion des mobiles (Paging)è diffusion de données à un ou plusieurs UE

TFCI Data (10 à 1256 bits suivant configuration) Pilote

1 slot = 2560 chips

Spreading Factor (SF): 4à 256 donne un débit données 15 à 1908 kbit/s

17

Les Canaux

++ Données Uplink dédiées ++ physique

transport

logique

data

DPCCH: sur voie Q

DPDCH: sur voie I

DPCH

TFCI

Data

Pilote

2560 chips

FBI TPC

üFBI: FeedBack Indicator: indication sur la puissance de transmission et permet de réaliserla boucle fermée de contrôle de puissance de la voie descendante

üTPC: Contrôle de puissance de la voie descendante üDPCCH: SF est toujours à 256üDPDCH: SF variant de 4 à 256

èDébit de 15 à 960 kbits/s

Voir 3GPP 25211 §5.2.1

Les Canaux

++ Données Uplink « communes » ++ physique

transport

logique

data

PRACH: Physical Random Access CHannel

Émission des message sans utiliser le code de brouillage (SC) qui lui est propre à l’UE

Data

Pilote TFCI

Voie I

Voie Q

2560 chips

ØDonnées: SF= 32, 64, 128 ou 256 pouvant coder 10, 20, 40 ou 80 bits soit des débit de15, 30, 60 ou 120 kbits/s (GSM on a 1 octet toute les 4.615 ms è 1.7 kbits/s)

Ø Contrôle: TFCI permet de différencier différents formats de transport possibles,diffusé par le canal système BCH

contrôle

données

18

Les Canaux

++ Contrôle ++ physique

transport

logique

ctrl

!!! Contrôle des paramètres de la couche physique :Ø synchronisationØmesure de puissanceØ surveillance de la station de baseØmise en mode économie

Pas de transport de données relatives aux couches supérieures

Les Canaux

physique

transport

logique

ctrlP-SCH: Primary Synchronization CHannel

Le code utilisé est une suite de 256 chips basé sur un séquence généralisée de Golaya = <x1, x2, x3, …, x16> = <1, 1, 1, 1, 1, 1, -1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, -1, 1>Cpsc= (1 + j) × <a, a, a, -a, -a, a, -a, -a, a, a, a, -a, a, -a, a, a>

èBonnes propriétés d’auto corrélation

èTransmis sur chaque slot ( de 666us)

UE est capable de se synchroniser au niveau slot

Il n’est pas capable de différencier 2 stations de base du aux multi trajets

Le P-SCH est le même pour toutes les cellules d’un système

19

Les Canaux

physique

transport

logique

ctrlS-SCH: Secondary Synchronization CHannel

Ø permet au mobile de déterminer le début de la trame de 10msØ différencier l’émission d’une de base de ses voisinesØ transmission à chaque slot d’un code de 256 chips

Ø Il existe 64 séquences de 15 codes différents

Csi = (Cs

i,1 Csi,1 …. Cs

i,15) avec i = 1…64 séquences

Chaque cellule a une séquence de 15 codes

Les Canaux

physique

transport

logique

ctrlCPICH: Common PIlot CHannel

Ø Permet au mobile de déterminer le code de brouillage utilisé pour la cellule (SC)Ø Émission pour chaque slot de 20 bits de 0 convolués avec le code OVSF Cch,256,0

Ø Le code de brouillage de la cellule est appliqué au CPICH comme aux autres canaux Downlink

La norme a limitée 512 codes de brouillage (SC)= = = > 64 x 8 <= = =

64:Groupe de la séquence détectée lors pour connaître le S-SCH è (i)

20

Cellule initiale

CPICH

SCH Prim

SCH Sec C i ,1s

Cp Cp Cp

256 chips

1 trame = 10 ms

Slot 1 Slot 2 Slot 15

C i ,2s

C i,15s

2560 chips

64 séquences Cis

CPICH: 512 codes de brouillage (64 groupes de 8 codes)Détermine le code de brouillage de la cellule Cs

Les Canaux

physique

transport

logique

ctrl

Les Canaux

physique

transport

logique

ctrlP-CCPCH: Primary Common Control CHannel

Canal actif quand les canaux de synchronisation sont finis2560 – 256 = 2304 chipsToujours 18 bits / Slot avec un code OVSF Cch,256,1!!! Il transporte des messages de contrôle (couche RRC) !!! Eq. BCCH en GSMInformations Systèmes

P-CCPCH

SCH Prim

SCH Sec C i ,1s

Cp Cp Cp

256 chips

1 trame = 10 ms

Slot 1 Slot 2 Slot 15

C i ,2s C i,15

s

2560 chipsDonnées Données Données

21

Les Canaux

physique

transport

logique

ctrlPICH: Paging Indicator CHannel

Pour réduire la consommation des mobiles (éviter l’écoute permanent du canal S-CCPCH) il y a un sub-division de la population en « Groupe de Paging »

b0 b1 b2 b287 b288 b299

288 bits pour l’indication de paging 12 bits (transmission off)

1 trame de 10 ms

Nombre d’Indicateur de PagingPar Trame Np

Nombre de BitsPar Indicateur (groupe)

Np = 18 16 bits

Np = 36 8 bits

Np = 72 4 bits

Np = 144 2 bits è 00 : Pas Pagingè 11 : Paging Req. Ind.

Blocknumber 300 bits x SF = 256

Les Canaux

physique

transport

logique

Data/ctrl

++ Mulitplexage – Modulation: Contrôles - Données Downlink ++

I

Tous les Canaux Physiques DL DPCH PDSCH S-CCPCH P-CCPCH CPICH

S→P

Cch,SF,m = SF / canal

j

Sdl,n= SC de la Cellule

Q

I+jQ S

Différents CanauxPhysique Downlink(point S)

Σ

G1

G2

GP

GS

S-SCH

P-SCH ΣIm{T}

Re{T}

cos(ωt)

-sin(ωt)

Splitréel &imag.parties

Pulse-shaping

Pulse-shaping

Mise en porteuse

22

Les Canaux

physique

transport

logique

Data

++ Mulitplexage – Modulation: Données Uplink ++

IΣ

j

cd,1 βd

Sdpch,n

I+jQ

DPDCH1

Q

cd,3 βd

DPDCH3

cd,5 βd

DPDCH5

cd,2 βd

DPDCH2

cd,4 βd

DPDCH4

cd,6 βd

DPDCH6

cc βc

DPCCH

Σ

S

Multiplexage 1 DPCCH1 à 6 DPDCH

Ccè SF de 256 = Cch,256,0.Cdè SF de 4 à 256ßc et ßd: gains de 0 à 1Sdpch,n = SC pour 1 groupe

DPDCH

Les Canaux

physique

transport

logique

Data

++ Mulitplexage – Modulation: Données Uplink ++

jβccc

cd βd

Sr-msg,n

I+jQ

PRACH messagecontrol part

PRACH messagedata part

Q

I

S

Cc = SF de 256Cd = SF de 32 à 256Sr-msg,n = 1 SC donné par le système parmi

8192 scrambling codes

Im{T}

Re{T}

cos(ωt)

-sin(ωt)

Splitréel &imag.parties

Pulse-shaping

Pulse-shaping

s

Mise en porteuse

23

Les Canaux

physique

transport

logique

PAS de SCHEMA de CODAGE imposé pour un SERVICE DONNE

Les Canaux

physique

transport

logique

Le bloc de données est appelé block de transport (Transport Block):

Ø protégé par un code détecteur d’erreur CRC (Checksum-8 , 12 ou 24)Ø protégé par un code de convolution

q type classique (taux 1, 1/2 ou 1/3 )q turbo code (Parallel Concatenated Convolutional Code, taux 1 / 3)

Ø TTI Transmission Timer Interval: paramêtre définissant l’étalement d’un bloc encodé (1, 2, 4 ou 8 trames de 10 ms)

Ø La couche physique impose un nombre de bits suivant le débit.Il y aura des opérations :

- poinçonnage: on élimine des bits- répétition: on rajoute des bits

Rate Matching

Fiabiliser les échanges sur l’interface Radio

24

t

Transport Block

Transport Block

Transport Block

Transport Block

Transport Block

Transmission Time Interval

Transport Block Size

Transport Block Set Size

Les Canaux

physique

transport

logique

Transport Format

Set

TTI « time transmission interval »Type de codage canal-Turbo codage- convolutif- aucunTaille du CRCRendement du codage du canal (1/3, 1/2)

Transport block SizeTransport Block Set Size

Partie semi-statique Partie dynamique

Les Canaux

physique

transport

logique

Lorsqu’un radio Bearer est établi (par RRC), il va définir ses paramètresSemi-statiques (modifiable par message de la couche RRC).Par contre la taille de chaque Transport Block et leur nombre peuvent varier à chaque TTI.A chaque transmission le champ TFCI permet au récepteur de retrouver les valeurs utilisées.

Transport Block Transport BlockTFI TFI

Codage et MultiplexageTFCI

25

Les Canaux

physique

transport

logique

Exemple

DCH 1

Numéro du format de transport (TFIDCHI1)

Taille du blocDe transport

1 81

2 65

3 75

4 61

5 58

6 55

7 49

8 42

DCH 2

Numéro du format de transport (TFIDCHI2)


1 103

2 99

3 84

4 87

5 76

6 63

7 54

8 53

DCH 3

Numéro du format de transport(TFIDCHI3)


1 60

2 40

3 0

Paramètres statiques pour DCH 1

CRC 8

Codage Conv. 1/3

TTI 20 ms


CRC 0

Codage Conv. 1/2

TTI 20 ms


CRC 0

Codage Taux 1

TTI 20 ms

Les Canaux

physique

transport

logique

Exemple

8x8x3 combinaisons possibles è 8 vont être autorisées

Valeur TFCI Numéro de Format sur DCH1

(TFIDCHI1)

Numéro de Format sur DCH1

(TFIDCHI2)

Numéro de Format sur DCH1

(TFIDCHI3)

1 1 1 1

2 2 2 2

3 3 3 3

4 4 4 3

5 5 5 3

6 6 6 3

7 7 7 3

8 8 8 3

26

DCH Dedicated CHannel Canal de transport dédié bidirectionnel

Affectés à un seul et unique usager du réseauVa utiliser nécessairement un canal physique PDCH (celui pouvant

recevoir un multiplexage de plusieurs DCHs)

Les Canaux

physique

transport

logique

BCH Broadcast CHannel Canal de transport unidirectionnel (réseau vers mobile) et à débit fixe, utilise P-CCPCH)

PCH Paging CHannel Canal de transport unidirectionnel (réseau vers mobile), utilise S-CCPCH

RACH Random Acces CHannel

Canal de transport unidirectionnel (mobile vers réseau ), utilise le PRACH

FACH Forward Access CHannel

Canal de transport unidirectionnel (réseau vers mobile), utilise S-CCPCH

DSCH Downlink Shared CHannel

Variante du FACH, également canal de transport partagé unidirectionnel (réseau vers mobile), utilise le canal PDSCH

Partagés par plusieurs usagers du réseau

Les Canaux

physique

transport

logique

27

CCTrCH (Coded Composite Transport Channel)

CCTrCH

Canal de transport 1



Canal de Physique 1

Canal de Physique 2

Le CCTrCH est le résultat du multiplexage des différents canaux de transport

Les Canaux

physique

transport

logique

Canal de transmission

Canal de logique 1

Canal de logique 2

Plan Contrôle Plan Trafic

Les Canaux

physique

transport

logique

28

BCCH Broadcast Control CHannel Utilisé pour la diffusion d’information de contrôle. Diffuse les System Informations, MS en veille

PCCH Paging Control CHannel Envoie de message de paging aux mobiles

CCCH Common Control CHannel Permet d’envoyer et de recevoir des infos de contrôle de mobiles n’étant pas connectés aux réseaux (utilisé en début de communication)

DCCH Dedicated Control CHannel Permet d’envoyer et de recevoir des infos de contrôle de mobiles étant connectés aux réseaux (transit la SIG: couches RRC, MM, CC, GMM, et SM)

DTCH Dedicated Traffic CHannel Echange des données usager avec un mobile connecté au réseau (TCH en GSM)

CTCH Common Traffic CHannel Canal unidirectionnel utilisé par le réseau pour envoyer des données à un ensemble ou un groupe de mobiles (service area broadcast)

Les Canauxphysiquetransportlogique

Les Canaux: exemple DL

physique

transport

logique

Viterbi decoding R=1/3

Radio frame FN=4N+1 Radio frame FN=4N+2 Radio frame FN=4N+3Radio frame FN=4N

Information data

CRC detection

Tail bit discard

2nd interleaving

420

343 77 343 77 343 77 343

#1 343 #2 343 #1 77 #2 77 #3 77 #4 77

420 420 420

686

804

260Tail8

CRC16

244

244

77

308

360

112Tail8

100

CRC12

Rate matching

1st interleaving

CRC detection

Information data

Tail bit discard

Viterbi decoding R=1/3

DTCH DCCH

686

#1 343 #2 343

308

100

Radio Frame Segmentation

slot segmentation

30ksps DPCH (including TFCI bits)

Rate matching

1st interleaving

0 1 14• • • •

28 28

0 128• • • •

14

0 1 14• • • •

28 28

0 128• • • •

14

0 1 14• • • •

28 28

0 128• • • •

14

0 1 14• • • •

28 28

0 128• • • •

14

Parameter DTCH DCCH

Transport Channel Number 1 2

Transport Block Size 244 100

Transport Block Set Size 244 100

Transmission Time Interval 20 ms 40 ms

Type of Error Protection Convolution Coding Convolution Coding

Coding Rate 1/3 1/3

Rate Matching attribute 256 256

Size of CRC 16 12

AMR: 12.2 kbps Signalisation: 2.5 kbps

29

Correspondance des canaux

BCCH PCCH DCCH CCCH CTCH DTCH

Plan de Contrôle Plan usager

CanauxLogiques

CanauxDe transport

CanauxPhysiques

P-CCPCH S-CCPCH PRACH PDSCH DPDCH

CorrespondanceEffectuée par la couche PHY

BCH PCH RACH FACH DSCH DCH

CorrespondanceEffectuée par la couche MAC




ü Si le DTCH est lié à un DCH: fonctionnement en mode circuit è 1 code spécifique pendant toute la connexion

üSi le DTCH est lié à un FACH-RACH: fonctionnement en mode paquetè la ressource n’est utilisée que lorsqu’il y a transmission

ü FACH étant un canal partagé les données d’un UE :- C-RNTI (Cell Radio NeTwork Identifier) sur 16 bits- U-RNTI (UTRAN Radio NeTwor Identifier) sur 32 bits, si il y

a un risque d’ambiguïté sur le C-RNTI (ex: HO)

30

Recherche de la cellule initiale,canaux physiques, P-SCH, S-SCH, CPICH, P-CCPCH

La diffusion des messages de paging (S-CCPCH)

L’émission du message initial lors de l’établissement d’appel(canaux physiques RACH ou AICH)

Échange des données sur le canal dédié (canal physiqueDPCH)



Couches Protocolaires

PHY (PHYsical)

MAC (Medium Access Control)

RLC (Radio Link Control)

Canaux Logiques

Canaux Transports

Canaux Phy.

PDCP BMC

Canaux Logiques

RRC (Radio Ress. Ctrl)

Mgt fonctions: MM-CC-SM Nwt layer Proto: IPv4 AMR

Plan Contrôle Plan User Non Access

Stratum

AccessStratum

Layer 1

Layer 2

Layer 3

31

Accès au Réseau

ØAccès au réseau via le canal de transport RACH et canal physique PRACHØUtilisation de transmission aléatoire dite « slotée » en mode ALOHAØUn préambule (message court) est envoyé

o si le réseau ne l’a pas détecté un nouveau préambule est émis (max 64 tentatives)o si détection du réseau, reponse sur canal AICH, puis le mobile envoie son message

complet ØUn préambule est constitué de 4096 chips obtenu par concaténation de 256 séquences

de 16 chips identiques. Ces séquences sont appelés de signatures. Le préambule utiliseun Scrambling Code définit. 16 signatures et SC sont définis par cellule (info canal BCH).

PRACH

AICH

Préambule

DonnéesP rampSTEP pour les Préambules

P PM pour la partie message

Pasd’AICH

Pasd’AICH

AICH

Accès au Réseau

#0 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14

Trame Radio 10 ms Trame Radio 10 ms

Access Slot

5120 chips

Random Access Transmission




AICH: Acquisition Indicator ChannelØ Canal physique a débit fixé par un SF =256Ø Reprend la signature qui a été émis dans le canal PRACH

32

Gestion du Handover

Handover

Soft HOPassage d’une celluleUTRA-FDD vers une cellule UTRA-FDDUtilisant la même porteuse (intra-fréquence)

Hard HOPassage d’une cellule UTRA-FDD vers ücellule UTRA-FDD (inter-fréquence)ü inter-RAT (Radio Access Technology):ØGSMØUMTS TDD

RRC : Mode CELL_DCH

Gestion du Handover (Soft)

HO: est décidé par le RNC, suite à des mesures faites par l’UE

Ec/N0 sur le canal physique CPICH des voisines

RSCP (Received Signal Code Power) sur le canal physique CPICH des voisines

Envoie au mobile le message ACTIVE_SET

RSCP (Received Signal Code Power) sur le canal physique P-CCPCH main cell

Cell 1

Cell 24

RNC

Utilisation su SC de la cellule 1Et code OVSF attribué

Utilisation su SC de la cellule 2Et code OVSF attribué

En UL unique émission du mobile, les différents NobeBde l’Active Set renvoie les Data au RNC qui fait le triEt reconstitue les messages en fonction du CRC.

Les codes OVSF DL peuvent être différents pourl’ensemble des cellules de l’Active SET.

33

Gestion du Handover (Hard)

Mode Compressé

Mesures faites sur les voisines d’autres RAT (GSM RSSI – Received Signal Strength Indicator - sur le FCCH - SCH)

Trame Radio 10 ms Intervalle de temps libéré pour les mesuresSur des fréquences différentes

Débit 2 x RDébit R

Gap de mesures: 3, 4, 5 ,7, 10 ou 14 slots

Diversité d’Antenne

DL: Utilisation de 2 Antennes Tx : TxDiv

2 modes:üOpen Loop : UE est passifØ TSTD (Time Switched Transmit Diversity)Ø STTD (Space and Time Transmit Diversity)

üClosed Loop: UE est actif

Open Loop: TSTD

à Changement d’antenne sur chaque slot (technique utilisé que pour les canaux SCH)

Antenne 1

Antenne 2

aCSi,0

aCp

Tx off

Tx off

aCSi,1

aCp

Tx off

Tx offSlot #0 Slot #1

aCSi,2

aCp

Tx off

Tx off

aCSi,2

aCp

Tx off

Tx off

Slot #2 Slot #14

34


Open Loop: STTD à Entrelacement et changement de phase sur 4 bits avant étalement

b0 b1 b2 b3

b0 b1 b2 b3

b2 b3 b0 b1

Antenne 1

Antenne 2

Close Loop

DPCHDPCCH

DPDCH

Σ

Σ

CPICH 1

CPICH 2

CPICH 1

W1

W2

Antenne 1

Antenne 2

4

Démodulation du DPCCH (UL)Pour extraire le champ FBI


Canal Open Loop Closed Loop

TSTD STTD

P-CCPCH X

SCH X

S-CCPCH X

DPCH X X

PICH X

PDSCH X X

AICH X

35

Contrôle de Puissance

Primordial dans un système CDMA

En DL, peu de contrainte pour maîtriser la puissance du NodeB, les risquesd’interférence sont uniquement entre NodeBs

En UL, les mobiles interfèrent l’un en vers l’autre, problème d’orthogonalitéNécessité absolue qu’un mobile n’émette pas au dessus d’un seuil car risqueDe brouiller toutes les communications UL


Les canaux communs descendants ne sont pas contrôlées en puissance, ils émettentÀ une même puissance dans une zone:

üP-CCPCHüS-CCPCHüAICHüCPICHüSCHüPICH

Canaux dédiés (DPDCH+DPCCH) et indirectement PDSCH ont un asservissementDans les sens UL et DL suivant un critère de qualité à SIRTargetUL:Gestion par le NobeB pour indiquer au mobile d’augmenter ou diminuer son niveau de puissance (bits TPC) afin d’atteindre le SIRTarget (donner par le RNC)DL:Le RNC indique au mobile le BLERTarget à atteindre, l’UE va donner des consignes de puissance au NodeB (dans le limites de puissances autorisées)

36


Interférences

RSBUEi = Rb

UEi

W

Eb

N0

Ø RSB = SIR - Rapport Signal à BruitØ Rb = débit utile Ø Eb = Énergie bit utileØN0 = densité spectrale de puissance du bruit interférentØW = largeur de la bande 5 MHz

4

4

4

PuissanceUtile

Interférences

Sécurité & Intégrité

Double Authentifications

MSC HLR/AuC

MAP Send Authentication Info (IMSI)

F1, F5

F2

MAP Send Authentication Info Ack (RAND/XRES/CK/IK/AUTN)

UE

MM Authentication Req (RAND/AUTN)

F1, F5

F2

MM Authentication Rsp (RES)

K/RAND

K/RAND

AUTN

RES

K/RAND

K/RAND

AUTN

XRES

37


Keys: Chiffrement et Intégrité

F4F3

CK IK

K RAND

F4F3

CK IK

K RAND

USIM AuC


Chiffrement

F8

COUNT-C

BEARER

DIRECTION

LENGTH

KSB: KeyStream Block

Données UsagerNon chiffrées

DonnéesChiffrées

Données UsagerNon chiffrées

F8

COUNT-C

BEARER

DIRECTION

LENGTH

KSB: KeyStream Block

Émetteur(UE ou RNC)

Récepteur(UE ou RNC)

CK CK

Messages signalisations sont chiffrés:Couche RLC pour les trames AM et UMCouche MAC pour les trames TM

Bearer définit quand la couche RRC est établieCount-C: numéro de séq. variant dans le temps

38


Intégrité

F9

COUNT-I

message

DIRECTION

FRESH

MAC-I: Message Authentication Code

F9

COUNT-I DIRECTION

XMAC-I

Émetteur(UE ou RNC)

Récepteur(UE ou RNC)

IK IK

message FRESH

message message MAC-IComparaison

MAC-I / XMAC-I

FRESH valeur aléatoire échangée entre le mobile et le réseauLors de la création RRC

Assure que les messages AS (RRC) et NAS (MM...) ne sont pas altérés pendant la transmission

umts patrick altman 2008 09 tronc commun.ppt [mode de ...sudriaesme.free.fr/arthur 3ème...

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