Soutenance mémoire
Architecture générale de LTE
Réseau cœur
En technologie LTE, le réseau cœur s’appelle EPC (Evolved Packet Core).
◆ d’un ou plusieurs nœuds de contrôle principal appelés MME (Mobility Management Entity).
◆ d’une base de données centrale appelée HSS (Home Subscriber Server).
◆ de passerelles en plus grand nombre appelées SGW (Serving Gateway).
◆ d’une ou plusieurs passerelles d’accès vers les réseaux tiers appelées PGW (Packet Data Network Gateway).
Mobility Management Entity
MME est le nœud de contrôle principal de l’accès au réseau LTE. Il gère l’ensemble des procédures telles que l’authentification, le chiffrement, la mobilité des équipements usagers. Pour ce faire, il communique avec HSS.
La MME inclut aussi l’User Plane Entity qui enregistre les profils utilisateurs, met fin aux échanges lorsque l’équipement usager est en veille. Les interfaces S1-MME, S11 et S6a permettent au MME de communiquer avec l’eNode B (evolved Node B), le SGW et le HSS respectivement.
Home Subscriber Server
Avec la technologie LTE, le HLR (Home Location Register) est réutilisé et renommé HSS. Le HSS est un HLR évolué et contient l’information de souscription pour les réseaux GSM, GPRS, 3G, LTE et IMS (IP Multimedia Subsystem). Le HSS est une base de données qui est utilisée simultanément par les réseaux 2G, 3G, LTE/SAE et IMS appartenant au même opérateur.
Serving Gateway
Le Serving Gateway aussi appelé Ancre 3GPP (3GPP Anchor) effectue le routage et le transfère local des paquets de données à l’utilisateur, et permet la connexion entre des réseaux LTE et d’autres réseaux 3GPP. SGW est connecté à l’eNode B grâce à l’interface S1-U et au PGW par S5/S8.
Packet Data Network Gateway
Aussi appelé Ancre SAE (SAE Anchor), il est le point d’entrée et de sortie du trafic d’un équipement usager et permet une connexion entre les réseaux 3GPP et non 3GPP. Il représente une interface entre l’utilisateur LTE et les réseaux IP tels Internet ou IMS (IP Multimedia Subsystem). De plus, il est responsable de l’allocation des adresses IP, des politiques d’accès.
Réseau d’accès
Le réseau d’accès est simplement constitué de stations de base appelées eNode B ou eNB et le terminal est appelé UE (User Equipment).
User Equipment
L’UE est le dispositif permettant à l’abonné d’accéder aux services du réseau. Dans LTE, le débit maximal auquel peut prétendre un utilisateur est dépendant de la catégorie de l’UE qu’il utilise.
Cette catégorie détermine sa complexité et donc son coût. Différentes catégories d’UE ont ainsi été définies ; plus précisément, elles se différencient par [3] :
● les modulations supportées en voie descendante et en voie montante : QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) ou X-QAM (Quadrature Amplitude Modulation);
● le nombre d’antennes;
● la capacité de traitement au niveau de l’UE pour mettre en œuvre les traitements nécessaires à la démodulation et au décodage du signal reçu, dont la complexité est conditionnée par le débit maximal supporté ;
● les quantités de mémoire nécessaires à la mise en œuvre de la combinaison HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) et de l’opération de la couche RLC (Radio Link Control).
Les couches de l’interface radio
La pile de protocoles de l’interface Uu . On distingue, comme pour l’UMTS, deux strates :
❖ la strate d’accès AS (Access Stratum) concerne l’ensemble des protocoles permettant le transport de messages entre le terminal et la station de base et la gestion des ressources radios. Elle est utilisée par la strate de non accès NAS (Non Access Stratum) ;
❖ la strate de non accès NAS prend à sa charge l’ensemble des fonctions qui ne sont pas strictement liées à une technologie radio :
▶ gestion de la mobilité,
▶ gestion de la sécurité,
▶ établissement de sessions .
Tous les messages passent par la station de base eNode B, mais cette dernière n’interprète en aucun cas les messages NAS. Elle se contente de les relayer vers le MME.
Layer 1 : Couche PHY (physical layer)
La couche physique comprend la définition :
● du mécanisme de transmission OFDM ;
● des techniques multi-antennaires utilisables ;
● des combinaisons de modulations et de codage correcteur d’erreurs;
● de la structure de multiplexage ;
● du principe de l’accès paquet.
Afin de permettre des échanges entre le terminal et le réseau, elle spécifie différents canaux physiques permettant, par exemple, au terminal de se synchroniser correctement sur une station de base. Le service principal fourni par la couche physique est la transmission de bloc de données.
Layer 2 : Sous couches MAC, RLC, PDCP
La couche 2 est constituée de trois sous-couches :
● PDCP ou Packet Data Convergence Protocol;
● RLC ou Radio Link Control;
● MAC ou Medium Access Control.
Ces sous-couches interviennent pour le transfert des données, du plan usager comme du plan de contrôle. Seule la sous-couche PDCP est conçue pour traiter différemment les données de ces deux plans. Pour RLC et MAC, c’est la configuration qui détermine les éventuelles différences de traitement à appliquer aux flux.
Layer 3 : Couche RRC
La couche RRC, pour Radio Ressource Control, sert au contrôle de l’interface radio. On peut en effet constater sur le schéma modélisant la structure de l’interface radio, que la couche RRC est connectée aux quatre autres couches, via des points d’accès de contrôle : RRC est responsable de la configuration et du contrôle des couches de niveau 1 (PHY) et 2 (MAC, RLC et PDCP). C’est la spécificité de cette couche, véritable chef d’orchestre de l’interface radio.
|
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 PRESENTATION DU SYSTEME LTE ET DE SA COUCHE PHYSIQUE
1.1 Introduction
1.2 Architecture générale de LTE
1.2.1 Réseau cœur
1.2.2 Réseau d’accès
1.3 Les couches de l’interface radio
1.3.1 Layer 1 : Couche PHY
1.3.2 Layer 2 : Sous couches MAC, RLC, PDCP
1.3.3 Layer 3 : Couche RRC
1.4 Couche physique de LTE
1.4.1 Grandes fonctions de la couche physique
1.4.2 Les modes de duplexage
1.4.3 OFDM
1.4.4 Structure de trame
1.4.5 Bloc de ressources
1.4.6 Les canaux LTE
1.4.7 Les signaux physiques
1.5 Conclusion
CHAPITRE 2 CARACTERISTIQUES ET MODELES DU CANAL DE PROPAGATION
2.1 Introduction
2.2 Phénomènes physiques de la propagation radio
2.2.1 Phénomènes à grande échelle
2.2.2 Phénomènes à petite échelle
2.3 Caractérisation des canaux à évanouissements
2.3.1 Sélectivité en fréquence et trajets multiple du canal
2.3.2 Canal à évanouissement rapide et à évanouissement lent
2.4 Modèle du canal à trajets multiples variable dans le temps
2.4.2 Distribution de Rayleigh
2.4.3 Relations temps-fréquence du canal
2.5 Modélisation des canaux MIMO
2.5.1 Les principes du MIMO
2.5.2 Modèle du canal MIMO
2.5.3 Configurations MIMO dans LTE
2.6 Modèles de canal multi-trajets de l’ITU
2.7 Conclusion
CHAPITRE 3 TECHNIQUES D’ESTIMATION DE CANAL
3.1 Introduction
3.2 Techniques d’estimation supervisées
3.2.1 Principes
3.2.2 Disposition des symboles pilotes
3.3 Estimation LS
3.4 Estimation LMMSE
3.5 Estimation ACA-LMMSE
3.5.1 Principe
3.5.2 Paramètres du canal virtuel G
3.5.3 Choix des paramètres de G
3.5.4 Complexité de ACA-LMMSE
3.6 Techniques d’interpolations
3.6.1 Interpolation nearest-neighbor
3.6.2 Interpolation linéaire
3.6.3 Interpolation par spline cubique
3.7 Estimation de canal dans le système LTE
3.7.1 Positionnement des signaux de références
3.7.2 Puissance d’émission des signaux de références
3.7.3 Principe
3.8 Optimisation de l’estimation pour LTE
3.9 Les techniques d’égalisation
3.9.1 L’égaliseur par « zero forcing »
3.9.2 Égaliseur MMSE
3.10 Conclusion
CHAPITRE 4 SIMULATION
CONCLUSION GENERALE
