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Technologie UMTS CDMA: WCDMA

Technologie UMTS CDMA: WCDMA

La 3G UMTS utilisait une forme large bande de technologie CDMA connue sous le nom de CDMA large bande ou WCDMA.

CDMA, accès multiple par division de code, implémentation du spectre étalé à séquence directe, DSSS, et a été utilisé presque universellement pour les normes de communications mobiles 3G car il offrait un excellent format en tant que schéma d'accès multiple.

Bien que les normes ultérieures pour la 4G et la 5G se soient déplacées vers les formats de signal OFDM, le CDMA basé sur la technologie DSSS a très bien fonctionné pour la 3G.

CDMA pour UMTS

Le choix du CDMA pour une utilisation avec le système de télécommunications 3G UMTS découle de diverses raisons techniques. Il offre des avantages significatifs par rapport aux schémas utilisés dans les systèmes 2G précédents qui étaient principalement des schémas basés sur le TDMA.

Les principaux avantages de l'utilisation du CDMA comme système d'accès multiple sont:

  • Efficacité spectrale améliorée: L'utilisation du CDMA comme technologie d'accès multiple, combinée au format de modulation QPSK utilisé, apporte des améliorations significatives en termes d'efficacité spectrale. Les chiffres des améliorations de performances obtenues varient considérablement en fonction des conditions, mais le système offre des avantages significatifs. Certaines estimations calculées donnent des chiffres aussi élevés que trois ou quatre fois ceux de technologies telles que le GSM, bien qu'en réalité les avantages puissent être un peu moindres.
  • Transfert amélioré: Dans CDMA, il est possible de faire ce que l'on appelle un "transfert intercellulaire progressif" où l'UE communique avec deux stations de base en même temps. Cela améliore considérablement la fiabilité du transfert.
  • Les cellules adjacentes peuvent utiliser la même fréquence de canal: En raison de la manière dont fonctionnent les signaux à spectre étalé tels que CDMA.
  • Sécurité renforcée: L'utilisation du spectre étalé et des codes d'étalement multiples pour CDMA réduit considérablement la possibilité d'écoute clandestine, bien qu'au sein du GSM, l'écoute clandestine du signal transmis n'était pas le problème, c'était pour les systèmes analogiques d'origine où toute personne avec un récepteur radio à scanner pouvait écouter des conversations téléphoniques .

Format UMTS CDMA / WCDMA

UMTS utilise une forme de CDMA qui a une bande passante beaucoup plus large que certaines autres technologies cellulaires de l'époque. L'espacement de base des canaux était de 5 MHz et, par conséquent, cette forme de CDMA était connue sous le nom de CDMA à large bande ou WCDMA.

Les données à transmettre sont codées à l'aide d'un code d'étalement propre à un utilisateur donné. De cette manière, seul le destinataire souhaité est capable de corréler et de décoder le signal, tous les autres signaux apparaissant comme du bruit. Cela permet au canal RF physique d'être utilisé par plusieurs utilisateurs simultanément.

Les données d'un signal CDMA sont multipliées par une puce ou un code d'étalement pour augmenter la bande passante du signal. Pour WCDMA, chaque canal physique est étalé avec une séquence d'étalement unique et variable. Le degré global d'étalement varie pour permettre au signal final de remplir la bande passante de canal requise. Comme le débit de données d'entrée peut varier d'une application à l'autre, le degré d'étalement doit être modifié en conséquence.

Pour la liaison descendante, le débit de symboles transmis est de 3,84 millions de symboles par seconde. Comme la forme de modulation utilisée est QPSK, cela permet de transmettre deux bits d'information pour chaque symbole, permettant ainsi un débit de données maximal de deux fois le débit de symboles ou 7,68 Mbps. Par conséquent, si le débit réel des données à transmettre est de 15 kbps, alors un facteur d'étalement de 512 est nécessaire pour amener le signal au débit de puce requis pour la transmission dans la bande passante requise. Si les données à transporter ont un débit de données plus élevé, un débit d'étalement inférieur est nécessaire pour équilibrer cela. Il convient de se rappeler que la modification du débit de puce modifie le gain de traitement du système global et que cela doit également être pris en compte dans le traitement du signal. Des facteurs d'étalement plus élevés sont plus facilement corrélés par le récepteur et, par conséquent, une puissance d'émission plus faible peut être utilisée pour le même taux d'erreur de symbole.

Les codes nécessaires pour étaler le signal doivent être orthogonaux s'ils doivent permettre à plusieurs utilisateurs et canaux de fonctionner sans interférence mutuelle. Les codes utilisés dans W-CDMA sont des codes à facteur de propagation variable orthogonal (OVSF), et ils doivent rester synchrones pour fonctionner. Comme il n'est pas possible de conserver une synchronisation exacte pour cela, un deuxième ensemble de codes de brouillage est utilisé pour garantir qu'il n'y a pas d'interférence. Ce code de brouillage est un code de nombre pseudo aléatoire (PN). Il y a donc deux étapes d'épandage. Le premier utilisant le code OSVF et le second utilisant un code PN de brouillage. Ces codes sont utilisés pour fournir différents niveaux de séparation. Les codes d'étalement OVSF sont utilisés pour identifier les services d'utilisateur dans les canaux de liaison montante et d'utilisateur dans la liaison descendante, tandis que le code PN est utilisé pour identifier le nœud B ou UE individuel.

Sur la liaison montante, vous avez le choix entre des millions de codes PN différents. Ceux-ci sont traités pour inclure un code individuel masqué pour identifier l'UE. En conséquence, les codes sont plus que suffisants pour accueillir le nombre de différents UE susceptibles d'accéder à un réseau. Pour la liaison descendante, un code court est utilisé. Il y a un total de 512 codes différents qui peuvent être utilisés, dont l'un sera attribué à chaque nœud B.

Résumé des spécifications WCDMA

Certains des principaux chiffres associés à l'UMTS WCMA sont résumés dans le tableau ci-dessous.

Résumé WCDMA
ParamètreDétails
Espacement des canaux5 MHz
Débit de symboles transmis3,84 Msps
Bande passante du signal3,84 MHz

Le format pour WCDMA a fourni des capacités supplémentaires sur les formes plus étroites de CDMA, et il a été en mesure de fournir un haut niveau de performance pour la journée.

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