Module : Tlcommunications numrique et mobile

1
er
lment : Transmissions Numriques (7 sances CM; 7 TD)
2
me
lment : Transmissions Mobile et Optique (7 sances CM; 7 TD)
Transmissions Mobile (5 sances)
Canal radio mobile (3 sances)
OFDM (2 sances)
Transmissions Optique (2 sances)
10 sances de Travaux pratiques
Note finale = 0,35.(Exam_1
er
lment) + 0,35.(Exam_2
me
lment) + 0,3.(TP)
Plan du module
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
1
Pr. Adnane ADDAIM
addaim@gmail.com
par :
Cours Transmission mobile
Universit Ibn Toufail
Ecole Nationale des Sciences
Appliques
Anne universitaire 2012/2013
2
me
anne cycle ingnieur
Introduction
Canal radio mobile
OFDM
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Plan : Transmission mobile
3
1981:
NMT 450
1986:
NMT 900
1992:
GSM
2000:
GPRS
1983:
AMPS
1991:
D-AMPS
1991:
CDMA
3
me
Gnration
UMTS et CDMA2000
1982:
Inmarsat A
1992:
Inmarsat B
1998:
Iridium
1997:
IEEE 802.11
Wifi
1999:
IEEE 802.11a,b,g
HiperLan
2003:
IEEE 802.16a
Wimax
4me Gnration ?
Rseaux mobiles par
Satellites
Rseaux radio mobile
Rseaux locaux
radio (WLAN)
Analogique
Numrique
Rseaux radio mobile ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
4
Rseau
daccs radio
Rseau
Coeur
Interface
radio
Architecture de rfrence dun rseau
radio mobile (GSM, UMTS, )
Le rseau cur qui assure l a
commutation et lacheminement des
communications jusqu la destination.
.
Le rseau daccs radio qui
gre laccs linterface radio.
Le terminal mobile qui
permet de transmettre et
recevoir les donnes
Station
de base
Elle est constitue de trois entits :
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Pr. A. Addaim
5
Architecture du rseau GSM
Rseau Voix
Le rseau GSM est le premier rseau radio mobile qui a relev les principaux dfis
de linterface radio mobile en se basant sur le rseau RTC en tant que rseau cur.
Son interface radio est bas sur TDMA qui est un prolongement de TDM utilis par
ses rseaux daccs radio et cur RTC.
Le concept cellulaire de GSM exige lutilisation de porteuses diffrentes par
les stations BTS qui sont gres par une seule station BSC.
Rseau cur
Rseau daccs radio
Terminal mobile
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Pr. A. Addaim
6
Architecture du rseau GPRS-EDGE
1. lajout dun rseau de commutation de paquet dans le rseau cur
GSM pour se connecter lInternet.
2. lajout de dautres modulations autre que GMSK pour augmenter le
dbit de transfert de donnes dans linterface radio.
Le rseau GPRS-EDGE est une extension du rseau GSM par :
Rseau Voix et Donnes
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Pr. A. Addaim
7
Rseau UMTS
Le rseau UMTS a introduit une nouvelle interface radio mobile en gardant le rseau
cur GPRS-EDGE. Cette interface radio est bas sur la technologie WCDMA qui
rpond au dfi de qualit de service (Classes QoS) des applications multimdia.
Rseau Multimdia
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8
Le systme Globalstar
HLR/
VLR
Station
passerelle
Satellite
HLR/
VLR
Le systme Globalstar est trs similaire au systme GSM. Chaque satellite joue
le rle dune station BTS. La commutation et la localisation se font par le biais
du rseau terrestre.
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9
Panorama sur les tlcommunications
mobiles au Maroc
Globalstar
Thuraya
UMTS - HSDPA:
Maroc Telecom
Mditel
CDMA2000 :
Wana
GSM:
Maroc Telecom
Meditel
Wana
Oprateurs
Satellites
GMPCS
3G 2G
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Pr. A. Addaim
10
Interface radio mobile
Les dfis de lInterface radio
mobile
Effets de propagation
- Distance
- Obstacles
- Trajets multiples
- Effet doppler
Amlioration des dbits
- signal/bruit
Mobilit
- Localisation
- handover
Plusieurs types de
services.
- Classes QoS
Spectre limite
- Partage
Scurit
- Interception
Contrle de puissance
Modulation et
codage
HLR
VLR
Accs multiple
statique ou
alatoire
Concept cellulaire
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Pr. A. Addaim
Cryptage
11
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
12
2 1
2 1
d d
d d
h
+
=

Liaison radio mobile
Liaison FH terrestre en espace libre
Classification des canaux
des liaisons radio
Classification des canaux
des liaisons radio
Il existe trois grandes catgories de canaux radio :
Canal Gaussien (ne ncessite pas de codage de canal. Ex. canal satellitaire )
Canal de Rice (ncessit de codage de canal. Ex. canal faisceau hertzien, canal wifi)
Canal de Rayleigh (ncessite de codage de canal trs sophistiqu. Ex. canal radio mobile)
T
E
B
E
b
/N
0
Canal Gaussien
K =
Canal de Rice
Canal de Rayleigh
Canal de Rice
difracts s che les par signal du reue Puissance
direct che le par signal du reue Puissance
K
min
min
=
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Pr. A. Addaim
13
M M thodes d thodes d acc acc s s
multiple multiple
Partage Statique
Trafic constant
Partage par demande
Trafic variation lente
Partage Alatoire
Trafic en rafale
TDMA
FDMA
CDMA
OFDMA
DAMA ALOHA
CSMA/DC
CSMA/CA
Mthodes dAccs multiple Pr. A. Addaim
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14
Accs multiple statique
FDMA : orthogonalit dans lespace frquence
technologie ancienne, dans laquelle on divise la bande de frquence en sous-
bandes, chaque utilisateur utilise une seule frquence porteuse.
TDMA : orthogonalit dans lespace temps
offre la totalit de la bande de frquences chaque utilisateur pendant une fraction
de temps dnomme slot
CDMA : orthogonalit dans lespace code
tous les utilisateurs utilisent la totalit de la bande de frquence dune manire
simultane mais leur nombre est limit par linterfrence de laccs multiple.
OFDMA : orthogonalit dans lespace frquence
chaque utilisateur utilise des multiples porteuses orthogonales diffrentes des
autres utilisateurs.
Les systmes rels emploient habituellement un hybride de deux ou plus de ces
mthodes d'accs multiple.
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
15
Comparaison des accs multiple statique
Modulation FDMA et TDMA : dpend de lefficacit spectrale de la modulation
CDMA et OFDMA : modulation simple est suffisante
Dbit FDMA et TDMA : faible
CDMA : ne dpasse pas 2 Mbps
OFDMA : thoriquement illimit
Codage FDMA et TDMA : amliore la liaison radio
CDMA et OFDMA : amliore la liaison radio
Diversit FDMA et TDMA : ncessite plusieurs metteurs ou rcepteurs
TDMA : peut utiliser la technique de saut de frquence
CDMA : exploite la diversit en frquence lorsquil implmente un
rcepteur Rake
OFDMA : exploite les diversits en frquence et aussi en espace
lorsquil utilise la technique MIMO
Handover FDMA et TDMA : Hard
CDMA : Soft, et OFDMA : Hard et peut tre Soft
Flexibilit FDMA : dbit fixe, et TDMA : dbit variable en pas discret
CDMA et OFDMA : le dbit peut tre variable dune faon continue
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
16
Couche Liaison
La couche liaison constitue le maillon important dans le dimensionnement dun
rseau radio mobile
La partie basse : gre le partage dynamique des canaux physiques
(frquences, Timeslot, codes) entre les utilisateurs en fonction de leur trafic.
La partie haute : attribue les diffrentes fonctions de la couche liaison aux canaux
logiques et canaux de transport. Ces derniers peuvent utiliser les mmes ou
diffrents canaux physiques.
Les diffrents canaux logiques peuvent tre diviss en quatre types:
Canaux de trafic
Canaux de synchronisation et de diffusion
Canaux de paging et daccs
Canaux de contrle
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
17
volution vers 4G
Mbit/s 0.1
Dbit offert
1 10 100
Mobilit
Statique
Modre
leve
4G
OFDM/ MIMO ?

3G
UMTS
CDMA2000
Rseaux locaux sans fil
HIPERLAN/2 IEEE 802.11(x)
2G
GSM
GPRS
EDGE
et
satellites
2G
GSM
GPRS
EDGE
et
satellites
Dveloppement de nouvelles techniques de
Radiocommunications rpondant ces besoins
Les besoins de linterface radio mobile
de la 4G
Couverture plantaire
Intgration de toutes les
technologies
Capacit rseau accrue
Robustesse aux canaux de
propagation
Efficacit spectrale optimale
Flexibilit dadaptation
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
18
Introduction
Canal radio mobile
Modles vanouissement grande chelle
Modle de propagation par rflexion (modle 2 rayons)
Modle de propagation par diffraction
Modle de propagation log-distance
Modle de propagation log-normal
Zone de couverture
Modles vanouissement petite chelle
Les canaux de communication : modles mathmatiques
Facteurs influenant lvanouissement petite chelle
Classement des canaux mobiles
OFDM
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Plan : Transmission mobile
19
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Modles vanouissement grande chelle
Les modles de propagation qui prdisent le niveau moyen du signal pour une
distance entre l'metteur et le rcepteur sont appels modles de propagation
grande chelle.
Ces types de modles sont utiles pour estimer la couverture radio d'un metteur,
Typiquement, la puissance moyenne locale reue est calcule en prenant la
moyenne des mesures du signal sur une distance de 5 40.
vanouissements grande chelle et petite chelle
20
t
r e e r
A d
G G P P
1
4
2

Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Modles vanouissement grande chelle
Le modle de propagation en espace libre :
P
e
: la puissance dmission;
G
e
: le gain de l'antenne d'mission;
G
r
: le gain de l'antenne de rception qui est li la surface effective par G
r
= 4A
e
/;
A
el
: perte en espace libre;
A
t
: autres pertes (polarisation, cble coaxial, ) non li la propagation A
t
1
La puissance reue P
r
en espace libre est donne par :
L'affaiblissement du trajet (Path Loss), reprsente l'attnuation du signal comme
quantit positive mesure en dB, et est dfinie comme tant la diffrence (en dB)
entre la puissance effective transmise et la puissance reue. Il peut ou non inclure
l'effet des gains d'antenne.
f
d d d avec
d
d
d PL dB PL

+ =
0
2
0
0
log 10 ) ( ) (
d
0
: distance de rfrence ;
d
f
: distance de Fraunhofer;
21
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
) (W/m ) , (
120
1
4
2
2
2
t d E
d
G P
P
e e
d

= =
e d r
A P d P . ) ( =
avec
Rappel :
30 w+ = dB dBm
120 v v + = dB dB
ant
eff
r
R
P
2
v
=
Le seuil du rcepteur mobile sexprime en dBv
La relation entre la puissance reue P
r
et la tension efficace reue v
eff
La relation entre la puissance reue et lamplitude du champ lectrique reu
Modles vanouissement grande chelle
22
avec R
ant
la rsistance dantenne de rception
et |E(d,t)| lamplitude du champ
lectrique reu
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Le modle de propagation 2 rayons
( )
f RD
d d
c
d
t j
d
E
t d E >

= pour exp ,
0

( )
4
2
) (
d
h h
G G P d P
r t
r e e r
=
La puissance reue dans le modle de propagation 2 rayons est donne par :
( )
r t r e
h h G G d dB PL log 20 log 20 log 10 log 10 ) log( 40 ) ( + + + = ou
Le champ lectrique du rayon direct la distance d :
Le champ lectrique du rayon indirect la distance d :
( ) exp ,
2 1
2 1
0

+
=
c
d d
t j
d d
E
t d E
RI

Le champ lectrique total la distance d :
( ) ( ) ( ) t d E t d E t d E
RI RD T
, , , + =
23
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
- La figure gauche montre des compagnes de mesures de la puissance reue
raliss dans les villes de Philadelphia, New York et Tokyo, en comparaison avec le
modle en espace libre (qui est en fonction de 1/d).
- La figure droite montrent leffet de la hauteur de la station de base (indique par le
symbole h
b
) sur la puissance reue lintrieur de Tokyo.
- Ces courbes sont en accord avec lexpression simple du modle de propagation 2
rayons.
Le modle de propagation 2 rayons
24
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Le modle de propagation par diffraction
Comme rgle pratique, on considre que la propagation est en visibilit directe,
cest--dire avec des phnomnes de diffraction ngligeables, sil ny a aucun obstacle
lintrieur du premier ellipsode de Fresnel
De nombreuses trajets de propagation comportent un ou plusieurs obstacles isols,
et il est intressant destimer les affaiblissements introduits par ceux-ci. Pour les calculer,
on est conduit schmatiser la forme des obstacles par une arte vive. Dans ce cas
extrmement schmatis, toutes les caractristiques gomtriques sont combines en
une seule grandeur scalaire sans dimension quon dsigne habituellement par v. pour
calculer le gain de la diffraction G
d
(dB), une solution numrique approche est donne
par :

+ =
2 1
1 1 2
d d
h v

( )
( )
4 , 2 pour
225 , 0
log 20 ) (
4 , 2 1 pour ) 1 , 0 38 , 0 ( 1184 , 0 4 , 0 log 20 ) (
1 0 pour ) 95 , 0 exp( 5 , 0 log 20 ) (
2
>

=
=
=
v
v
dB G
v v dB G
v v dB G
d
d
d
25
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Le modle de propagation log distance
4 6
Immeubles avec obstruction
1,6 1,8
Immeubles avec visibilit directe
3 5
Milieu Urbain obstru
2,7 3,5
Milieu Urbain dgag
2
Espace libre
n Milieu
les modles de propagation se basant sur les msures indiquent que la moyene du
signal reu diminue dune manire logarithmique en fonction de la distance. Ces
modles sont appliques pour lOutdoor et pour lIndoor. On peut crire cette
affirmation sous forme de deux expressions quivalentes :
n
d
d
d PL

0
) (
n
d
d
d PL dB PL

+ =
0
0
log 10 ) ( ) (
ou
le nombre n dpend de lenvironnement de propagation. Le tableau suivant donne
quelques valeurs de n :
26
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Le modle de propagation log-normal

X
d
d
n d PL X d PL dB d PL +

+ = + =
0
0
log 10 ) ( ) ( ] )[ (
le modle de propagation long distance suppose que le niveau du signal est
constant une distance donne et ne considre pas que ce niveau, qui peut ne pas
tre le mme dans des points diffrents situs la mme distance de lmetteur.
laspect alatoire de leffet de masque est la cause de cette diffrence.
Plusieurs mesures sur le terrain ont montr que, une distance bien dtermine d
de lmetteur, laffaiblissement de trajet PL(d) suit une distribution log-normale :
En pratique, les valeurs de n et de lcart type du variable gaussien X

(de
moyenne nulle) sont dtermins en analysant les mesures effectues sur le terrain.
27
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Le modle de propagation Indoor
Le modle de propagation Indoor sintresse la propagation lintrieur des
btiments, surtout pour dterminer la zone de couverture des rseaux LAN sans fil.
La nature non homogne des murs, leur paisseur variable, et leur orientation par
rapport londe incidente, rendent la prdiction de la propagation Indoor plus
complexe. En plus, cette dernire dpend aussi de la frquence utilise.

= =
+ +

+ =
Q
q
P
p
n
q FAE p FAM
d
d
dB dB PL
1 1
0
) ( ) ( log 10 ) ( ) (
Cette formule est trs importante par sa simplicit et ses rsultats sont en accord
avec les mesures.
A la frquence de 2,4 GHz, des mesures ont montr que laffaiblissement dun tage
est de 10 14 dB, celui dun mur en pltre est de 5 7 dB et de 8 10 dB pour un
mur en briques.
: lattnuation en espace libre la distance de rfrence d
0
(typiquement 1m);
d: distance vol doiseau entre lmetteur et le rcepteur;
FAM(p): affaiblissement dus aux murs;
FAE(q): affaiblissement dus aux tages;
P et Q : respectivement le nombre de murs et le nombre dtages
n : exposant dattnuation
28
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Zone de couverture
Il est clair qu cause de laspect alatoire de leffet de masque, il est souvent utile
de calculer la probabilit pour que la puissance reue P
r
soit suprieur un seuil
une distance d. cette dernire est donne par :
Aussi, Il est souvent utile de calculer le pourcentage de la zone de couverture, cest-
-dire le pourcentage en surface de la zone dont le signal est suprieur au seuil
dsir. Pour cela on utilise la figure ci-dessous
[ ]

= >

) (
) (
d P
Q d P P
r
r
29
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Modles vanouissement grande chelle
Le terme vanouissement petite chelle est utilis pour dcrire les fluctuation de
lamplitude du signal reu pendant une priode ou une distance tellement courte que
les variation grande chelle ne sont plus considres. Lvanouissement petite
chelle est le rsultat de linterfrence de plusieurs versions dun mme signal et qui ont
arriv des chemin diffrents. Le rsultat de cette interfrence peut tre avantageux
comme il peut tre nfaste d au dphasage de ces versions du signal, ce qui entraine
des fluctuations plus rapide de lamplitude du signal que le mobile se dplacera vite.
La variation de lamplitude du signal peut etre aussi cause par dautres phnomnes
tels que le dplacement de lentourage du mobile (par exemple le dplacement dautres
vhicule, de pitons)
30
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Les canaux de communication :
modles mathmatiques
Evanouissement de Rayleigh :
Si le mobile est encaiss, aucun rayon direct nest reu et
seuls les rayons qui ont subi des trajets multiples arriveront
au mobile. Les rsultantes en phase et en quadrature des
multitrajets suivent une loi Gaussien suite au thorme de la
limite centrale.

=
+ =
N
n
i r
j
n
jZ Z e E E N
n
1
~
losque

La rsultante de lamplitude complexe du champ lectrique de N trajets est donne par :

=
=
N
n
j
n
n
e E E
1
~

avec
n
un variable uniforme dans [0, 2]
31
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Les canaux de communication :
modles mathmatiques
Evanouissement de Rayleigh :
puisque la moyenne de lamplitude complexe est nulle, la densit de probabilit de
Z
r
est donne par :
2 2
2 /
2
1
) (


r
r
z
r z
e z f

=
on dfinit lamplitude de lenveloppe complexe par :
2 2
i r
Z Z R + =
la densit de probabilit de lamplitude est dtermin partir de la densit de
probabilit de Z
r
et Z
i
:
2 2
2 /
) (

r
R
e
r
r f

=
la dure moyenne
dvanouissement
(temps de cohrence)
est :
2 .
1
m
c
f
e
T

=

rc
m
v
f = avec
32
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Les canaux de communication :
modles mathmatiques
Evanouissement de Rice :
Si la station mobile est en visibilit directe par rapport lantenne mettrice. La
rsultante du signal reu est la somme dune composante directe E
0
et une
composante dont lamplitude suit une loi de Rayleigh. Lamplitude de lenveloppe
complexe est donne par :

=
+ =
N
n
j
n
n
e E E E
1
0
~

On dfinit le paramtre K :

=
=
N
n
n
E
E
K
1
2
2
0
la densit de probabilit de lamplitude est
donne par :
) ( . ) (
2
0
2 / ) (
2 2 2


rA
I e
r
r f
A r
R
+
=
avec A=|E
0
| et I
0
(.) est la fonction de Bessel
dordre 0
33
L'effet Doppler est caractris par le dcalage de la frquence d la vitesse radiale
relative entre l'metteur et le rcepteur. Ce dcalage dpend de la frquence et est
donn par la formule suivante :
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Facteurs influenant lvanouissement
petite chelle

=

u v v
c
f
f
r m
mi

u
r m
v et v

O, f
mi
: frquence d'mission;
: le vecteur unit dans la direction metteur-rcepteur;
: respectivement la vitesse de lmetteur et du rcepteur
) cos( .
k r
mi
v
c
f
f =
Dans le canal mobile, le dcalage Doppler
pour le k
me
rayon est donn par :
L'effet Doppler
34
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
La bande du canal
Le canal radio mobile est slectif en frquence due la dispersion temporelle des
symboles transmis dans le canal. Ce qui cre des interfrences intersymboles. De
point de vue frquentiel, certaines composantes frquentielles du signal reu ont un
gain plus grand que dautre.
Considrons le modle deux chemins lun est retard par rapport lautre de
max
.
supposons que les deux chemins ayant le mme amplitude A. Dans ce cas, le signal
reu est donn par :
son spectre est :
on peut le rcrire comme suit :
avec la bande du canal est donn par:
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Facteurs influenant lvanouissement
petite chelle
) ( ) ( ) (
max
+ = t As t As t r
max
2
) ( ) ( ) (
f j
e f AS f AS t R

+ =
[ ] ) ( ) ( 1 ) ( ) (
max
2
f H f S e f AS t R
f j
= + =

( ) ( ) 2 / 2 cos 2 ) (
max
f A f H =
35
avec
La bande de cohrence est dfinie comme tant la bande de frquence sur laquelle
le canal est considr comme plat. Cest--dire que toutes les frquences incluses dans
Cette bande sont transmises avec le mme gain et la mme phase.
Cette bande est donne
par:
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
La bande de cohrence
avec

est la moyenne
quadratique de ltalement
temporel qui est donn
par :
en utilisant la dfinition de la moyenne du retard suivante :
Facteurs influenant lvanouissement
petite chelle

5
1
=
c
B
( )
2
2

=
k
k
k
k k
P
P
) (
) (
2
2

=
k
k
k
k k
P
P
) (
) (

36
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Classement des canaux mobiles
Lvanouissement grande chelle est due aux pertes de trajet et leffet de masque.
ces dernires pertes sont caractrises statistiquement par le modle log-normal
et peuvent tre compenses par lajout dune marge additionnelle dans le bilan de
liaison. Ces deux phnomnes varient lentement dans le temps. Lestimation de
lvanouissement grande chelle est importante pour prdire la zone de couverture.
Lvanouissement petite chelle est due la prsence autour du mobile dobjets qui
rflchissent et diffusent le signal et aussi de son mouvement dans cet environnement.
Ces deux phnomnes entrainent une variation rapide dans le temps sur des distances
trs courtes. Cette variation est caractrise par lvanouissement rapide de Rayleigh.
Lestimation de lvanouissement petite chelle est importante pour la conception de
linterface radio mobile (dbit, types de modulations, types du codage correcteur derreur
et, lutilisation ou non de lgalisation au niveau du rcepteur).
Les vanouissements petites chelle peuvent tre classs en fonction :
de ltalement temporel du aux multichemins :
lvanouissement plat
lvanouissement slectif en frquence
de ltalement Doppler :
lvanouissement rapide
lvanouissement lent
37
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Classement des canaux mobiles
38
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra Classement des canaux mobiles
39
Introduction
Canal radio mobile
OFDM
OFDM
OFDMA
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
Plan : Transmission mobile
40
Les applications de lOFDM
Sans fil :
Radio numrique (DAB)
Rseaux locaux sans fil (WLAN) : Wifi (802.11agn)
Boucle locale radio (BLR/WLL) : Wimax (802.16de)
Tlvision numrique : TNT/DVB-T, DVB-S
Rseaux mobiles LTE, 4G
Avec fil :
ADSL
VDSL
Pr. A. Addaim
ENSA - Kenitra
OFDM
41
42
Rappel
0
freq
G
BFSK
(f)
f
H
f
L
Largeur de bande du signal BFSK:
b
BFSK
f BW 4 =
Lorsque m=n+2
( )
( )
( )

=
0 bit le pour 2 cos 2
1 bit le pour 2 cos 2
t f P
t f P
t v
L s
H s
BFSK

( )
b t = 1
Signal transmis par lmetteur BFSK:
En BFSK, l'orthogonalit dpendra de la bonne slection des frquences; soit:
n) (m enties des n et m avec et > = =
b L b H
nf f mf f
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Multiplexage frquentiel conventionnel
Multiplexage frquentiel optimal
Deux signaux priodiques sont orthogonaux quand l'intgrale de leur produit est nul
pendant une seule priode.
n m pour 0 ) 2 cos( ) 2 cos(
0
=

dt t mf t nf
b
T
b

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OFDM
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Gnration quivalente du signal OFDM
Dveloppement thorique
Signal transmis :
[ ] ( )

=
+ =
1
0
2 cos ) (
N
k
s c k
t kf f a t x
Conversion
S/P
Conversion
S/P
f
s
= f
b
/N
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Les composants de lOFDM
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Facteur de crte
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Avantages de lOFDM :
forte rduction des interfrences inter-symboles;
faible complexit du rcepteur;
efficacit spectrale lev;
transmission avec des dbits trs levs.
Inconvnients de lOFDM :
Facteur de crte lev (peak-to-average power ratio (PAPR);
Trs sensible la dviation en frquence
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Facteur de crte lev
Signal dans le domaine
temporel (Somme de sinusodes)
Signal le domaine
frquentiel
(QAM)
Moyenne
Max
Courbe de lamplificateur
de puissance
Solution:
"Clipping" : modification intelligente de quelques porteuses
Soit x(t) un signal OFDM, on a :
si FC est lev, on sort de la zone linaire des amplificateurs
] ) ( [
) ( max
2
2
t x E
t x
FC =
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Perte de lorthogonalit
Synchronisation imparfaite
Solution:
estimation avec quelques symboles pilotes + porteuses pilotes.
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Effet des multi-trajets sur le signal OFDM
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T
g
T
s

max
T
x
Troisversions de Multi-trajet
T
Dbut
dchantillonnage
Prfixe Cyclique
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+
Donnes codes dans le domaine
frquentiel
N porteuses
B
Transformation dans le domaine
temporel: la sommation de plusieurs
sinusodes.
f
Transmettre
Symbole: 8 periodes de f
0
Symbole: 4 periodes de f
0
Symbole: 2 priodes de f
0
Recevoir
time
B
Dcode sparment
chaque frquence
Rponse frquentielle
du canal
f
f
Signal dans le domaine Frquentiel
Egalisation
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Signal dans le domaine
temporel
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T
e
m
p
s
Porteuses
T
e
m
p
s
Porteuses
Type Comb :
Une partie des sous-
porteuses est toujours
rserv comme des pilotes
dans chaque symbole
Type Block :
Toutes les sous-porteuses
sont utilises comme pilotes
des priodes spcifiques
Pilotes pour lestimation du canal
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Reprsentation dans le domaine frquentiel du
symbole OFDM
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Parameters de lOFDM dans le cas du WiMax
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Dans lOFDMA, la station de base attribue chaque utilisateur une partie
des sous-porteuses, de prfrence dans lintervalle o le canal est fort.
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Accs multiple OFDMA
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Adaptation des modulation et codages avec ltat du canal
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Accs multiple OFDMA
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