Conception d'un corrélateur du récepteur RAKE

1. Conception d'un corrélateur du récepteur RAKE GEN1433 Projet de fin d’études sous la supervision de Dr. Larbi Talbi Université du Québec à Hull MODULE DE L'INGÉNIERIE - Hiver 2002 Génie Informatique

2. Plan de la présentation Historique Evolution 1G - 3G UMTS Universal Mobile Telecomunnication System WCDMA Wide Band Code Division Multiple Access Modèle OSI Contexte Technologique Partage des canaux de communication LE RÉCEPTEUR RAKE DOIGTS ( FINGERS) DU RÉCEPTEUR RAKE Conclusion Questions

3. Historique 1er téléphone sans fil wireless ( Bell System ) 1er cellulaire analogue AMPS ( Chicago USA) 1er cellulaire Numérique RITA ( France - armée) 1er cellulaire analogue français, Radiocom 2000 GSM ( Europe ) DCS 1800 permettant le transfert de données ou de fax ( Europe ) UMTS à travers le monde ??? 1940 1978 1981 1985 1993 1996 2002

4. From: To: Mess Evolution 2000 1G 2G 2.5G 3G Data Rate 1000 170 900MHz Voix 900MHz 1800MHz Voix 900-1800MHz Voix Mini Internet 900-1800-1900MHz Smart Phone Internet 12 kb/s

5. UMTS annoncé - réalité Largeur de bande (Bandwidth) (kb/s) UMTS UMTS 1000 Annoncé GPRS UMTS 100 GPRS GSM Réalité 10 Année 1996 1998 2000 2002 2004 2006

6. UMTS Universal Mobile Telecomunnication System

7. UMTS application

8. Le partage du canal Fréquence Temps Code Géographique

9. Réflexion double Récepteur Diffraction Trajet direct Réflexion simple Transmetteur Environnement Multitrajet

10. h(t;) 1 2 3 1 2 5 3 5  Trajets distincts h(t;) 4 1 4 1 3 5 3 5  Trajets superposés h(t;) 4 2 1 4 1 3 2 5 3 Trajets superposés et trajets corrélés 5  Multitrajet (MP)

11. Modèle OSI (ISO) B05 MHz K voies // de symboles QPSK fw fréquence Codage du canal Entrelacement Modulation Application f0 2 GHz Annulation des interférences entre les utilisateurs Diminution de l’effet d’éblouissement Présentation Session Récepteur RAKE Transport • Étalement • Brouillage • Corrélation Réseaux Liaison de données Physique Controle de puissance Utilisateurs / cellule

12. Contexte Technologique The goal of 3G to provide a wide variety of communication services and high speed data access. WCDMA radio access technology for 3G The increasing demand of high capacity To provide high capacity technique Spreading Smart antenna RAKE receiver Multiuser detection tool Simulation

13. Contexte Technologique WCDMA Interface radio pour la technology 3G Objectifs de 3G. Services Personnalisée Parole, vidéo et le multimédia différents débits d'information Accroître le débit Demande croissante de largeur de bande technique Étalement Antennes adaptatives Récepteur RAKE Détection accès multiple outil Simulation

14. Simulation avec SystemView 6.BER Measure 4. RF Receiver 2. RF Transmitter 3. Wireless Channel 5. BaseBand Receiver 1. Baseband Transmitter 7. BaseBand Benchmark Transceiver without RF Complete WCDMA with distortion-true RF Modeling

15. I & Q Downlink - Time multiplexed control and data DPCCH DPDCH I & Q Pilot PC RI Data Service 1 Service 2 Service 3 Uplink - I/Q Code multiplexed control and data DPDCH I Data Service 1 Service 2 Service 3 Q Pilot PC RI DPCCH ... 1 2 3 4 5 16 10 ms Frame

16. Channelization codes cos ( ω t) (Walsh/OVSF) Scrambling codes ( Cd ) (Gold) DPDCH P(t) ( Csc ) DPCCH P(t) j sin ( ω t) Channelization codes (Cc) (Walsh/OVSF) chip rate chip rate bit rate Étalement dans WCDMA Suppressing interference WCDMA an interference limited system Selecting codes high autocorrelation low cross correlation

17. Input Signal Modulator Demodulator Regenerated Signal Wireless Link PN Generator PN Generator Étalement CDMA S1C1C1 + S2C1C2 S1 S1 Σ C1 C1 S2 S2 C2 C2 S1C1C2 + S2C2C2

18. Spectre original Message 1 fw 0 t fw Spectre après étalement Étalement Suite de deux Codes 1 t -1 Message étalé 1 -1 t A chaque bit du message sera assigné un code déterminé

19. C 4,1 = ( 1 , 1 , 1 , 1 ) C 2,1 = ( 1 , 1 ) C 4, 2 = ( 1 , 1 , -1 , -1 ) C 1,1 = ( 1 ) C 4, 3 = ( 1 , -1 , 1 , -1 ) C 2,2 = ( 1 , 1 ) C 4,4 = ( 1 , -1, -1, 1 ) SF=2 SF=1 SF=4 Étalement code Walsh-Hadamard & code Gold • Walsh-Hadamard code  Application ? Utilisation Purpose: spreading Generation: code tree

20. Flip Flops 0 1 2 3 4 5 6 7 OUTPUT Clock Étalement code séquences M Long Code Seed 1 x x2 x32 XOR Long Code 4.096 Mcps Période de N = 2n– 1

21. Code Gold

22. Code Gold

23. Corrélation 125

24. MP

25. Corrélation t 0 Retard Synchronisation sur le code t Retard 0

26. I Q S[n] S[n-1] S[n-2] S[n-3] Z-1 Z-1 Z-1 1st 2nd 3rd 0th R[n] R[n] R[n] R[n] Correlator Σ Σ Σ Σ C*0 C*1 C*2 C*3 One finger I Q Ul Récepteur RAKE

27. Récepteur RAKE « un doigt » “I” PN Code (+1 / - 1) D I Q ? bits Σ D “Q” PN Code (+1 / - 1) Timing Adj. Correlator

28. Exemple d ’un récepteur

29. FPGA VHDL Rake VHDL

30. Code Gold

31. Corrélation

32. Conclusion • Objectifs fixés : • Conception du récepteur Rake. • Familiarisation avec les techniques d’accès multiple. • Application des concepts du traitements du signal. Objectifs atteints : • Familiarisation avec les techniques d’accès multiple • Synchroniser en utilisant les concepts de corrélation • Conception des composantes du récepteur Rake • Difficultés rencontrés : • Matlab 6.1 Toolbox CDMA. • Outils de simulation, SystemView. • Les librairies, COSSAP et CDMA pour Synopsys. • Le cours de transmission analogue avant numérique. • Support technique et informatique. • Manque de temps. • Amélioration possibles : • L’implementation et la simulation du récepteur Rake. • Simulation temporelle. • Le placement et routage dans Cadence.

33. Questions