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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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Évolution du GSM à l’UMTS12. Mode TDD
Le mode TDD est beaucoup moins développé que le mode FDD. Étant une variante plutôt destinée à des portions microcellulaires de réseau 12.2, il n’est pas considéré comme une priorité par les opérateurs et les constructeurs d’infrastructures. La norme elle-même est encore sujette à certaines évolutions dans les versions 4 et 5, la version 99 n’ayant posé que les bases de la version la plus proche du mode FDD, le mode TDD à 3,84 Mc/s.
12.1 Caractéristiques
Le système TDD est par définition implanté dans une bande de fréquences non appairées, les deux sens de transmission d’une communication s’effectuant sur la même fréquence porteuse, par intervalles de temps alternés successifs.
Les transmissions dans les deux sens doivent être parfaitement synchronisées, ce qui est loin d’être simple dans un réseau mobile où les temps de propagation sont difficiles à maîtriser. Un temps de garde entre les intervalles de temps successifs est nécessaire pour éviter les collisions entre l’information montante et l’information descendante.
Outre les risques de collision, il existe, du fait de la cofréquence entre sens montant et descendant, des risques d’interférences entre ces deux sens de transmission, risques évidemment inexistants dans un système FDD.
Par contre, ces inconvénients sont compensés par la souplesse dans l’allocation des intervalles de temps à un sens donné. Il est possible d’optimiser l’usage des ressources radioélectriques en fonction de la dissymétrie du service. Plusieurs intervalles de temps successifs peuvent être alloués à un même sens de transmission, au détriment de l’autre sens, ce qui n’est pas gênant si celui-ci a beaucoup moins d’informations à transmettre.
La lutte contre les évanouissements (fading) peut également être améliorée. Les deux sens de transmission utilisant la même fréquence sont également perturbés, ce qui permet au réseau de connaître instantanément l’importance du fading rencontré et d’activer un contrôle de puissance qui bénéficiera aux deux sens.
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