Course Syllabus 2013/2014
 
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Module : EA311
Title :
Systèmes radiotéléphones
Number of hours :
Lecture : 16.00 h
Individual work : 16.00 h
ECTS credits :
2.00
Shared by UV(s) :
Level :
third year module
Abstract :
Ce cours comporte les parties suivantes :

EA 311-1 M. Hue (8h de cours, parties A et B), EA 311-2 M. Dulongpont (4h de cours, partie C), EA 311-3 M. Massy (4h de cours, partie D).

EA 311-1 Parties A et B : M. Hue

A - Propagation radio et principes des systèmes cellulaires. Ce cours a pour objectif d'introduire les bases essentielles à la compréhension des systèmes radio-cellulaires (réutilisation des fréquences radio, partage des ressources entre les utilisateurs, modèles de propagation) et de sensibiliser l'étudiant aux problématiques de l'interférence et de la couverture radio. La dernière partie est une introduction à la norme GSM présentant les grandes lignes de l'interface radio et de l'architecture d'un réseau.

B - Evolution du GSM pour la transmission de données. Conçue à l'origine pour la transmission de la voix sur circuit, la norme GSM a dû évoluer en profondeur pour répondre à des besoins en débit de données de plus en plus importants et offrir aujourd'hui, avec ses extensions GPRS et EDGE, des services de transmission de données par paquet. C'est cette évolution que ce cours propose de détailler en décrivant aussi bien les changements au niveau des couches radio (modulation, RLC/MAC, ...) que ceux touchant l'architecture même du réseau GSM. Le cours s'achève par une introduction aux systèmes et aux services dits de troisième génération.

EA 311-2 Partie C : M. Dulongpont

Systèmes de communication mobile : courte distance (DECT/Blue tooth/Wifi); cellulaire(AMPS/GSM/CDMA/3G); satellites(Iridium, Globalstar...). Normes, performances, marchés et tendances.

Technologies utilisées dans les terminaux (application GSM/3G)

Radio : Principales caractéristiques d'une chaîne de réception (performances, contraintes), méthodes de carctérisation ; chaîne de transmission (performances, contraintes..) avec illustration sur le cas du GSM.

Processeurs : Différents types de machine CISC, RISC, DSP (domaines d'utilisation, performances, architectures...), tableau de comparaison des performances et des environnements de développement. Environnement mémoire, structure cache.

Technologies microélectroniques : Présentation des différentes technologies (CMOS, bipolaire, BiCMOS, AsGA). Étapes de fabrication illustrées sur une technologie CMOS. Performances, évolution, domaines d'utilisation.

EA 311-3 Partie D : M. Massy

Le cours a pour objectif de donner un aperçu des normes GSM et W-CDMA. Il commence par une présentation des aspects clefs de la couche physique du GSM avec ses extensions (EGSM, PCS1900 et PCS 850). Sont ainsi présentés la modulation GSMSK, les mécanismes de protection contre les erreurs de transmission (codage canal et entrelacement), les mécanismes de sécurité (authentification et cryptage). Enfin, des cas de fonctionnement de base servent à illustrer la notion de canaux logiques.

La seconde partie relative au GSM, s'attache à présenter les services de voix et de données. En ce qui concerne les services de voix, les différentes étapes du codage original (TCH-FS) au plus récent (AMR) sont présentées dans leurs caractéristiques de base. Puis sont décrits les services de données en prenant soin de montrer l'évolution depuis les service originaux de transmission de données à commutation de circuit (CSD) aux dernières évolutions de la transmission par commutation de paquets (PCD) telles que le GPRS multi slot et EDGE.

Enfin le cours se termine par une introduction de la norme W-CDMA du 3GPP avec un attention plus particulière portée sur les mécanismes nouveaux tels que le CDMA cellulaire, la notion de CHIPS, le principe d'étalement, les problèmes cruciaux du contrôle de puissance ainsi que le principe des turbo-codes.

Plan :
EA 311-1
  • Propagation radio et principes des systèmes cellulaires
  • Concept cellulaire,
  • Techniques d'accès multiples,
  • Propagation radio,
  • Calcul de la couverture cellulaire,
  • Calcul de la taille des "Clusters",
  • Techniques de réduction d'interférence,
  • Présentation du système GSM,
  • Evolution du GSM pour la transmission de données
  • Evolution du marché
  • GSM data bearers (phase 2)
  • HSCSD
  • GPRS
  • WAP
  • EDGE
  • EGPRS
  • GERAN
  • Services de 3ème génération
  • EA 311-2 Communications mobile - Système et marché
  • Accès courte distance
  • Accès moyenne distance
  • Accès longue distance
  • Évolution du marché
  • Processeurs
  • Machines CISC
  • Machines RISC
  • Processeurs de signaux
  • Comparaison des principales caractéristiques
  • Évolutions
  • Structure cache
  • Radio
  • Rappel des principales caractéristiques radio des différentes normes de communications mobiles
  • Modes d'accès FDMA / TDMA / CDMA
  • Architecture de base d'un terminal dit analogique et d'un terminal dit numérique
  • Partie émission (caractéristiques, contraintes...). Application au GSM
  • Partie réception (caractéristiques, contraintes...). Application au GSM
  • Technologies microélectroniques
  • Présentation des différentes technologies accessibles
  • Étapes de fabrication illustrées par une technologie CMOS
  • Performances, domaines d'utilisation,
  • EA 311-3 Le GSM
  • L'interface air : La couche physique ; Les canaux logiques
  • Les services de parole
  • les service de données : Commutation de paquets ; Le GPRS (Evolution du réseau, Les modes de réseaux, Les classes de mobiles, Evolution de l' « Air Interface »).
  • EDGE : La modulation ; Les améliorations pour la transmission de données ; L' « Incremental Redundancy ».
  • Le W-CDMA 3GPP
  • L'interface radio
  • Les mécanismes du CDMA
  • Le contrôle de puissance
  • Les turbo codes
  • Document(s) :
    Pour les parties A et B : Photocopies des transparents des 2 cours : repectivement 106 et 174 pages. Pour la partie C : Support de cours sous forme de polycopiés. Evolution vers une présentation type "Power point" ; photocopies de transparents, de schéma, etc... Pour la partie D :
  • The GSM System for Mobile Communications by Michel Mouly, Marie-Bernadette Pautet.
  • GPRS for Mobile Internet : E. Seurre, P. Savelli, P.J. Piétri, Arthec House Publishers.
  • GSM Switching, Services, and Protocols by Joerg Eberspaecher (Author).
  • EDGE : E. Seurre, P. Savelli, P.J. Piétri, Arthec House Publishers.
  • The Multimedia Messaging : Mobile Messaging : technologies and services, G.Lebodic, Wiley.
  • 3G Wireless Demystified by Roman Kitka.
  • WCDMA for UMTS, 2nd Edition by Harri Holma (Editor), Antti Toskala (Editor).
  • Keyword(s) :
    Pour les parties A et B - 1 : cellule, TDMA, FDMA, CDMA, propagation radio, Hata, SNR, billant de liaison, effet de masque, interference, facteur de reutilisation, saut de frequence, diversité, control de puissance, architecture GSM, BTS, BSS, MSC, GMSK, cannaux physiques, cannaux logiques. 2 : circuit, paquet, HSCSD, GPRS, WAP, EDGE, EGPRS, PDP context, TBF, link adaptation, CS, MCS, RLC/MAC, incremental redundancy, SGSN, GGSN, 8-PSK, GERAN, IMT-2000, UMTS, 3G. Pour la partie C : Communications mobiles, Processeurs, Architecture radio, Technologies du semiconducteur.

    Pour la partie D : GSM : Global System for Mobiles, GPRS : Global Paquet Radio Service, EDGE : Enhanced Data, W-CDMA : Wide - Code Division Multiple Access, FDMA : Frequency Division Multiple Access, TDMA : Time Division Multiple Access, 3GPP : 3G Partnership Project, CSD : Circuit Switched data, PSD : Paquet switched data, GMSK : Gaussian Minimum shift keying, QPSK : Quadrature - Phase shift keying, Turbo-codes.

    Online course :
      • http://www.3gpp.org
      • http://www-turbo.enst-bretagne.fr/presenta/turbosit.htm
      • http://www.cdg.org/technology/index.asp