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Auteur(s)
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Jean CELLMER : Ingénieur des télécommunications Chef de département télécommunications, Réseau ferré de France
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Lire l’articleINTRODUCTION
Après les systèmes analogiques de première génération dans les années 1980 [E 7 361] et le GSM dans les années 1990 [E 7 364], les radiocommunications cellulaires sont en 2000 à l’aube du déploiement de systèmes de troisième génération. L’UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) est la version européenne de l’IMT2000 (International Mobile Telecommunication), la norme mondiale pour ces systèmes de troisième génération. Le marché visé n’est plus seulement celui de la radiotéléphonie mais celui du multimédia mobile, avec notamment l’accès à haut débit à Internet sur un terminal portatif mobile ou la transmission en temps réel d’images haute résolution et de vidéos.
En Europe, l’introduction de ces nouveaux systèmes donne lieu à une redistribution des licences par les autorités nationales de régulation sous forme soit d’enchères, soit de sélection comparative. Dans certains pays, du fait du mécanisme d’enchères, le coût des licences est très supérieur à celui d’une licence GSM. En France, le mécanisme de sélection comparative retenu par l’ART (Autorité de régulation des télécommunications) s’est accompagné de conditions économiques qui ont été jugées trop risquées par certains candidats. A mi 2001, deux licences seulement ont été allouées, alors que quatre étaient prévues.
L’interface air du système retenu pour l’UMTS fait appel à une technique d’étalement de spectre, le CDMA (Code Division Multiple Access) qui consiste à transmettre les informations émises par chaque usager en même temps, sur la même fréquence porteuse, en les multipliant par des séquences pseudo-aléatoires de codes orthogonales, de rythme plus élevé que les informations à transmettre. C’est la décorrélation entre ces séquences de codes qui permet de séparer les signaux des différents usagers à la réception. Ce système, particulièrement sensible aux interférences, nécessite un mécanisme de contrôle de puissance très performant mais permet l’utilisation des mêmes fréquences porteuses dans des cellules voisines, ce qui facilite la planification cellulaire et les transferts d’appels intercellulaires.
Enfin, ce système sera disponible à la fois en mode duplex par partage de fréquences (mode FDD : Frequency Duplex Division) et en mode duplex par partage d’intervalles de temps (mode TDD : Time Duplex Division), ce dernier mode, dont le développement est moins avancé, étant plutôt destiné à des réseaux microcellulaires.
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Planification du réseau radio6. Interface radio W-CDMA
6.1 Modes FDD et TDD
Un système de radiocommunications bidirectionnel doit transmettre des signaux dans le sens mobile vers réseau, dit sens montant, et dans le sens réseau vers mobile, dit sens descendant. Les systèmes de radiocommunications professionnelles ont longtemps toléré de n’utiliser qu’une fréquence radio commune aux deux sens, les interlocuteurs prenant la parole à tour de rôle : c’est le mode d’accès à l’alternat. Les systèmes cellulaires étant ouverts à un large public, il a été dès l’origine nécessaire de prévoir un système permettant aux deux utilisateurs en communication de parler simultanément, comme c’est le cas en téléphonie fixe : c’est le mode d’accès duplex (figure 3).
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FDD
Dans un premier temps, c’est-à-dire pour les réseaux analogiques et pour le GSM, la seule solution retenue pour fournir un accès duplex a consisté à appairer des couples de fréquences, l’écart entre ces fréquences étant constant et appelé écart duplex. Il vaut :
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pour le GSM : 45 MHz ;
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pour le TETRA : 10 MHz ;
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pour l’UMTS : 60 MHz.
dans un réseau GSM, deux bandes de fréquences sont réservées, l’une pour les canaux montants, l’autre, avec des valeurs plus élevées de 45 MHz, pour les canaux descendants.
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TDD
Avec l’apparition des systèmes numériques, et notamment du mode d’accès à répartition dans le temps, où le signal à transmettre est découpé en intervalles de temps élémentaires de moins de 1 ms chacun (577 µs en GSM, par exemple), il a été possible de concevoir des systèmes où l’accès duplex consiste à allouer des intervalles de temps successifs à des sens de transmission différents. On crée un système à l’alternat automatique, à un rythme tel que le changement de sens est imperceptible à l’oreille. C’est notamment le mode utilisé pour la norme européenne de téléphones sans fil, le DECT (Digital European Cordless Telephony). L’avantage de ce mode d’accès est de ne nécessiter qu’une seule bande de fréquences.
L’UMTS...
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