Exposé Architecture et Réseaux des

Ordinateurs

/UY1/ENSP/4GTEL_22 AVRIL 2015

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Figure 1 Différentes classes du Bluetooth

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Figure 2 Evolution des réseaux sans fils (fixe) et des réseaux de mobiles

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Figure 3 Collision des Signaux

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Figure 4 FDMA

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Figure 5 TDMA

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Figure 6 CDMA

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Figure 7 OFDMA

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Figure 8 Présentation du CDMA

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Figure 9 Architecture détaillée de CDMA

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Figure 10 Architecture simplifiée d’un réseau CDMA

PDSN

A1/A2

Abis

A3/A7

A10/A11

MSCVLR

BSC

BSCRouter

BTS

GMSC

AAA

HLR

IP Core

BTS

PSTN

BTSMS

MS

MS

OMC

OMC-ROMC-S

HA

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Figure 11 Illustration de BSS & NSS du réseau CDMA

PDSN

A1/A2

Abis

A3/A7

A10/A11

MSCVLR

BSC

BSCRouter

BTS

GMSC

AAA

HLR

IP Core

BTS

PSTN

BTSMS

MS

MS

OMC

OMC-ROMC-S

HA

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Figure 12 Exemple de MS (téléphone CT-PHONE de Huawei)

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Figure 13 Illustration d’une BTS de l’opérateur CAMTEL

Figure 14 BSC Siemens utilisé par CAMTEL

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Figure 15 Illustration d’un MSC

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Figure 16 Exemple de VLR

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Figure 17 Exemple de HLR (plus volumineux et capacitif que le VLR)

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Figure 18 Illustration de la gestion des OMC par l’OSS

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Figure 19 Hard handover et Soft handover

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Figure 20 Softer Handover

Figure 21 Soft Handover

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Figure 22 Un système multiplexé

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Figure 23 FH-CDMA

Figure 24 TH-CDMA

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Figure 25 DSCDMA

Figure 26 DSCDMA

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Figure 27 Exemple d'etalement avec DSCDMA

𝑆1(𝑡) 𝐶1(𝑡)

𝑢1(𝑡) = 𝑆1(𝑡) ∗ 𝐶1(𝑡)

𝑢(𝑡) = ∑𝑆𝑘(𝑡). 𝐶𝑘(𝑡)

𝑘

< 𝑆1|𝑆2 >= ∫𝑆1(𝑡) . 𝑆2(𝑡)𝑑𝑡

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Figure 28. Orthogonalité de code binaire

(𝐻1) = (1)

(𝐻2𝑛) = [𝐻𝑛 𝐻𝑛

𝐻𝑛 −𝐻𝑛]

(𝐻2) = [1 11 −1

]

(𝐻4) = [𝐻2 𝐻2

𝐻2 −𝐻2] = [

1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

]

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(𝐻8) =

[ 1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

1 1 1 −1]

(𝐻16)

=

[

[ 1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

1 1 1 −1]

[ 1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

1 1 1 −1]

[ 1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

1 1 1 −1]

−

[ 1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

1 11 −1

1 1 1 −1

1 11 −1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

−1 −1−1 1

1 1 1 −1]

]

Figure 29 Exemple de fonction de Walsh

𝑢(𝑡) = ∑𝑆𝑘(𝑡). 𝐶𝑘(𝑡)

𝑘

⟨∑ 𝑆𝑘(𝑡).𝐾 𝐶𝑘(𝑡)|𝐶𝑗(𝑡)⟩ = 𝑆𝑗(𝑡)

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⟨𝐶𝑗|𝐶𝑘⟩

Figure 30 Désétalement par intégration (Code étant celui utilisé à l’émission)

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Figure 31 Désétalement par intégration (Code étant différent de celui utilisé à l’émission)

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Figure 32 BS ne supportant que 4 utilisateurs

𝑆(1) → 𝑌(1) = [𝐶1(1). 𝑆(1) , 𝐶2(1). 𝑆(1) , 𝐶3(1). 𝑆(1) , 𝐶4(1). 𝑆(1)]

𝑆(2) → 𝑌(2) = [𝐶1(2). 𝑆(2) , 𝐶2(2). 𝑆(2) , 𝐶3(2). 𝑆(2) , 𝐶4(2). 𝑆(2)]

𝑆(3) → 𝑌(3) = [𝐶1(3). 𝑆(3) , 𝐶2(3). 𝑆(3) , 𝐶3(3). 𝑆(3) , 𝐶4(3). 𝑆(3)]

𝑆(4) → 𝑌(3) = [𝐶1(4). 𝑆(4) , 𝐶2(4). 𝑆(4) , 𝐶3(4). 𝑆(4) , 𝐶4(4). 𝑆(4)]

(𝑊4) = [

𝐶(1)

𝐶(2)

𝐶(3)

𝐶(4)

] =

[ 𝐶1(1) 𝐶2(1)

𝐶1(2) 𝐶2(2)𝐶3(1) 𝐶4(1)

𝐶3(2) 𝐶4(2)

𝐶1(3) 𝐶2(3)

𝐶1(4) 𝐶2(4)𝐶3(3) 𝐶4(3)

𝐶3(4) 𝐶4(4)]

= [

1 11 −1

1 11 −1

1 11 −1

1 11 −1

]

< 𝐶(𝑖)| 𝐶(𝑗) > = 0 𝑖 ≠ 𝑗

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Figure 33 BS ne supportant que 4 utilisateurs

𝑆′(1) = < 𝐶(1) | (𝑌(1) + 𝑌(2) + 𝑌(3) + 𝑌(4)) > = 𝑆(1)

𝑆′(2) = < 𝐶(2) | (𝑌(1) + 𝑌(2) + 𝑌(3) + 𝑌(4)) > = 𝑆(2)

𝑆′(3) = < 𝐶(3) | (𝑌(1) + 𝑌(2) + 𝑌(3) + 𝑌(4)) > = 𝑆(3)

𝑆′(4) = < 𝐶(4) | (𝑌(1) + 𝑌(2) + 𝑌(3) + 𝑌(4)) > = 𝑆(4)

Fin Exemple

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Figure 34 BS ne supportant que 4 Utilisateurs

±1 𝐛𝑘 = [𝑏𝑘(1), … , 𝑏𝑘(𝑁)]

𝑔𝑘(𝑡) = ∑ 𝑎𝑘(𝑛)𝑝(𝑡 − 𝑛𝑇𝑐), 0 ≤ 𝑡 ≤ 𝑇

𝐿−1

𝑛=0

{−1,1}

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Figure 35 exemple de code {a_k }={1,-1,1,1,-1,1,1,-1}

∫ 𝑔𝑘2(𝑡)𝑑𝑡 = 1

𝑇

0

𝜌𝑖𝑗(𝜏) = ∫ 𝑔𝑖(𝑡)𝑔𝑗(𝑡 − 𝜏)𝑑𝑡, 𝑖 ≤ 𝑗𝑇

0

𝜌𝑗𝑖(𝜏) = ∫ 𝑔𝑖(𝑡)𝑔𝑗(𝑡 + 𝑇 − 𝜏)𝑑𝑡, 𝑖 ≤ 𝑗𝑇

0

𝑁 = [𝑏𝑘(1),… , 𝑏𝑘(𝑁)]𝑡

𝑠(𝑡) = ∑ √𝜑𝑘 ∑𝑏𝑘(𝑖)𝑔𝑘(𝑡 − 𝑖𝑇 − 𝜏𝑘) 𝑎𝑣𝑒𝑐 0 ≤ 𝜏𝑘 ≤ 𝑇 𝑝𝑜𝑢𝑟 1 ≤ 𝑘 ≤ 𝐾

𝑁

𝑖=1

𝐾

𝑘=1

𝜏𝑘

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Figure 36 Dispositif de multiplexage

𝑟(𝑡) = 𝑠(𝑡) = ∑ √𝜑𝑘 ∑𝑏𝑘(𝑖)𝑔𝑘(𝑡 − 𝑖𝑇 − 𝜏𝑘)

𝑁

𝑖=1

𝐾

𝑘=1

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⟨𝑟(𝑡), 𝑔𝑛(𝑡 − 𝑖𝑇)⟩ = ∫ (∑ √𝜑𝑘

𝐾

𝑘=1

𝑏𝑘(𝑖)𝑔𝑘(𝑡 − 𝑖𝑇))

(𝑖+1)𝑇

𝑖𝑇

.𝑔𝑛(𝑡 − 𝑖𝑇)𝑑𝑡

= ∑ (√𝜑𝑘𝑏𝑘(𝑖)∫ 𝑔𝑘(𝑡). 𝑔

𝑛(𝑡)𝑑𝑡

𝑇

0

)

𝐾

𝑘=1

⟨𝑟(𝑡), 𝑔𝑛(𝑡 − 𝑖𝑇)⟩ = √𝜑𝑛𝑏𝑛(𝑖)

τ

⟨𝑟(𝑡), 𝑔𝑛(𝑡 − 𝑖𝑇 − 𝜏𝑘)⟩ = √𝜑𝑛𝑏𝑛(𝑖)

𝑟(𝑡) = 𝑠(𝑡) + 𝑛(𝑡)

Λ(𝑏) = ∫ [𝑟(𝑡) − ∑ √𝜑𝑘

𝐾

𝑘=1

𝑏𝑘(1)𝑔𝑘(𝑡)]

2

𝑑𝑡

𝑇

0

𝐶(𝑟𝑘, 𝑏𝑘) = 2 ∑ √𝜑𝑘𝑏𝑘(1)𝑟𝑘 − ∑ ∑ √𝜑𝑗𝜑𝑘𝑏𝑗(1)𝑏𝑘

𝐾

𝑘=1

(1)𝜌𝑗𝑘(0)

𝐾

𝑗=1

𝐾

𝑘=1

𝐶(𝑟𝑘, 𝑏𝑘) = 2𝑏𝑘𝑡𝑟𝑘 − 𝑏𝑘

𝑡𝑅𝑠𝑏𝑘

𝑟𝑘 = [𝑟1, 𝑟2, … , 𝑟𝑘]𝑡, 𝑏𝑘 = [√𝜑1𝑏1(1),… ,√𝜑𝑘𝑏𝑘(1)]

𝑡 𝑒𝑡 (𝑅𝑆) 𝑖𝑗 = 𝜌𝑗𝑘(0)

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𝑟𝑘(𝑖) = ⟨𝑟(𝑡), 𝑔𝑘(𝑡 − 𝑖𝑇)⟩ = √𝜑𝑘𝑏𝑘(1) + ∑ √𝜑𝑗𝐾𝑗=1𝑗≠1

𝑏𝑗(1)𝜌𝑗𝑘(0) + 𝑛𝑘(1),

𝑛𝑘(1) = ∫ 𝑛(𝑇)𝑔𝑘(𝑡)𝑑𝑡𝑇

0

𝑟𝑘 = 𝑅𝑆𝑏𝑘 + 𝑛𝑘; (𝑅𝑠)𝑖𝑗 = 𝜌𝑖𝑗(0)

𝑃(𝑟𝑘|𝑏𝑘) =1

√(2𝜋)𝑘det (𝑅𝑠)𝑒𝑥𝑝 [−

1

2(𝑟𝑘 − 𝑅𝑆𝑏𝑘)

𝑡𝑅𝑆−1(𝑟𝑘 − 𝑅𝑠𝑏𝑘)]

∆(𝑏𝑘) = (𝑟𝑘 − 𝑅𝑆𝑏𝐾)𝑡𝑅𝑆−1(𝑟𝑘 − 𝑅𝑠𝑏𝑘)

Λ 𝑏𝐾0 = 𝑅𝑠

−1𝑟𝑘

𝑏𝑘 = 𝑠𝑖𝑔𝑛𝑒(𝑏𝑘0)

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𝑏𝑘0

Figure 37 Structure d’un récepteur multi-utilisateur

𝑅𝑠 = [1 𝜌21(0)

𝜌12(0) 1] 𝜌𝑗𝑘(0) = ∫ 𝑔𝑗(𝑡)𝑔𝑘(𝑡)𝑑𝑡

𝑇

0

𝜌12(0) = 𝜌21(0) = 𝜌

𝑅𝑠−1 =

1

1−𝜌2[

1 −𝜌−𝜌 1

]

𝑟(𝑡) = √𝜀1𝑏1𝑔1(𝑡) + √𝜀2𝑏2𝑔2(𝑡) + 𝑛(𝑡)

𝑟2 = [√𝜀1𝑏1 + 𝜌√𝜀2𝑏2 + 𝑛1

√𝜀2𝑏2 + 𝜌√𝜀1𝑏1 + 𝑛2

]

𝑏20 = 𝑅𝑠

−1𝑟2 =

[ √

𝜀1𝑏1 + (𝑛1 − 𝜌𝑛2)

1 − 𝜌2

√𝜀2𝑏2 + (𝑛2 − 𝜌𝑛1)

1 − 𝜌2 ]

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ρ

Figure 38 Génération D’un signal

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La voix encodée est une fois de plus encodée afin de la séparée des autres voix encodées. la technique utilisée est appelée étalement de spectres. Les symboles sont décalés tout au long de la bande passante du canal CDMA. C’est ce processus qu’on appelle Channeling ou adaptation au canal. le récepteur connaît le code. Le CDMA utilise 2 types de codes pour effectuer le Channeling des utilisateurs :

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Figure 39 . Recepteur CDMA

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Figure 40 Traitement d’un appel

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Le récepteur en râteau est composé de plusieurs corrélateurs, dans lequel le signal reçu est

multiplié par des versions décalées dans le temps d'une séquence de code générée localement.

Le but est de séparer les signaux de telle sorte que chaque doigt ne voit que des signaux

provenant de plus d'une voie unique (résoluble). Le code d'étalement est choisie à une valeur

très faible d'autocorrélation pour chaque décalage de temps non nul. Cela évite la diaphonie

entre la pratique fingers.In, la situation est moins idéale.

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Figure 41 Filtre adaptée pour le récepteur

Figure 42 Rake Receiver avec 5 doigts

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Figure 43 Rake Receiver

∑ 𝐶12(𝑛𝑇𝐶 + 𝑡𝑑) = ∑ 𝐶1

2(𝑛𝑇𝐶) = 𝑁𝑁𝑛=1

𝑁𝑛=1 ∑ 𝐶1(𝑛𝑇𝐶)𝐶1(𝑛𝑇𝐶 + 𝑡𝑑) ≅ 0𝑁

𝑛=1

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Figure 44 Normalisation et ouverture spéciale de l’UMTS

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Figure 45 Tableau de comparaison CDMA Vs GSM

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