Chapitre II: Procdure de planification radioI. Introduction Ce chapitre, illustre la procdure de la planification dun rseau LTE. Notre tude a t effectue pour un rseau qui comporte quatre services diffrents (FTP Download ,Video Conferencing ,VoIP ,Web Browsing) et quatre environnements (Urbain dense ; Urbain ; Suburbain ; Rural). Cette phase correspond ltape de dimensionnement du rseau daccs. Elle correspond aussi llaboration des donnes ncessaires pour la phase de planification (rayon de cellule, modle de propagation). Dans une premire partie nous nous intresserons ltude des phnomnes de propagation: rflexion, diffraction, rfraction et dispersion. Les modles de propagation permettant la prdiction, une distance d, du champ mis par une station de base. Dans une deuxime partie nous allons dfinir les diffrents lments principaux pour la planification du rseau. La dernier partie sera le dimensionnement nous allons estimer le nombre de stations de bases et leurs configurations. Cette estimation est base essentiellement sur les exigences de loprateur et les conditions de propagation radio dans la zone planifi. Le dimensionnement dpend aussi des exigences de loprateur en termes de couverture, de capacit et de qualit de service QoS. La capacit et la couverture sont lies, cependant, elles doivent tre considres simultanment.

II. Propagation dans lenvironnement radio1. Modes de propagation1.1 RflexionElle se produit suite la rencontre d'un obstacle dont les dimensions sont plus grandes que la longueur d'onde radio incidente. L'onde rflchie peut augmenter ou diminuer le niveau de champ la rception. A ce phnomne s'est attribu le fading trajet multiple dans ce cas la distribution de Rayleigh est le plus adapte.

1.2 RfractionFacteur trs important dans le positionnement des sites macro cellulaires. A cause de la variation de l'indice de rfraction de l'atmosphre, les ondes radio se propagent suivant des courbes, pour cela la zone de couverture effective d'un metteur est pus large que celle calcule. Mais cause d'une telle variation, le niveau du signal la rception fluctue moyennant les paramtres de l'environnement.

1.3 DiffractionElle se produit au niveau des bords des obstacles qui interceptent le chemin direct entre l'metteur et le rcepteur. Les ondes radio se dispersent prenant ainsi des directions diffrentes, pour cela la diffraction est un mcanisme qui permet la rception du signal malgr les obstacles qui masquent le rcepteur, que ce soit dans les milieux urbains ou ruraux.

1.4 DispersionDans le cas o le chemin de propagation contiendrait des obstacles dont leurs dimensions sont comparables la longueur d'onde: ce serait la dispersion. Phnomne similaire la diffraction sauf que les ondes radio se propagent dans plusieurs directions, ce qui rend difficile sa prdiction.

2. Modles de propagation

Le canal de propagation est le support de transmission des systmes de communication radio. Ses caractristiques, dpendent fortement de la frquence et de l'environnement, et influent sur les performances. Ds la conception d'un nouveau systme, les caractristiques du canal doivent tre connues pour dimensionner au mieux l'interface radio.Des modles statistiques sont galement requis pour comparer diffrentes solutions techniques. En phase de dploiement, des modles plus prcis de prvision du champ sont ncessaires pour optimiser les rseaux cellulaires. La connaissance du canal est donc vitale tout au long de la vie d'un systme de communication.Dans ce paragraphe, nous commenons par rappeler plusieurs modles de propagation applicables au rseau cellulaire.1. 2. 2.1. Propagation en espace libre Laffaiblissement de parcours en espace libre (Free Space) est la perte gnre lorsque le signal traverse un milieu de propagation vide des obstacles (rflexions, diffractions, dispersions, etc.). Bien que ce modle soit idal, il peut tre considr comme tant le point de dpart pour tout autre modle. Laffaiblissement de parcours dans un espace libre est donn par :Lfs = 10 Log [( 4df / c )] = 20 Log [( 4df / c )]Avec d, f et c sont respectivement la distance parcourue, la frquence et la clrit de la lumire.2.2. Modle COST-231 Walfisch-Ikegami Ce modle est utilis pour les environnements urbains et sous-urbains. Il a t initialement conu pour des frquences infrieures 2 GHz, mais il peut tre tendu pour atteindre des frquences jusqu 6 GHz. Selon ce modle, lexpression du PathLoss peut scrire comme tant somme de trois termes daffaiblissement lmentaire, comme suit :L= L0 + Lrst + LmsdAvec L0: Propagation en espace libre. Lrst: Perte de diffraction du toit vers la rue. Lmsd: Perte par diffraction multi-masques. 2.3. Modle COST 231-HataLe modle COST 231-Hata s'applique aux frquences comprises entre 1500 et 2000 MHz. En milieu urbain, l'affaiblissement Lu exprim en dB est donn par:Lu = 46,33 + 33,9 Log ( f ) -13,82 Log (hb) a (hm) + [ 44,9 - 6,55 Log ( hb )] Log ( d ) + Cm Avec: Pour une ville de taille moyenne.a(hm) = [ 1,1 Log( f ) -0,7 ] hm -[ 1,56 Log ( f ) - 0,8 ] (II.8)Cm = 0 dB pour les villes de taille moyenne et les banlieues,Cm = 3 dB pour les grands centres mtropolitains.Les frquences choisies correspondent au milieu de la bande de chaque systme. L'affaiblissement est donc plus fort d'environ 6 dB lorsqu'on passe de 900 MHz 1800 MHz en milieu rural et de 10 dB en milieu urbain.2.4. SPMIl sagit du modle COST-HATA modifi par Alcatel. La formule gnrale de ce modle est donne par: Lpath =K1 +K2 Log(d) + K3 Log (H enodeB) + K4 * f (diffraction) + K5 Log(d) *Log (H enode B) + K6 * f (H ue) + Kcluteer * f (clutter)Avec : d: la distance EnodeB-UE (m) H enode B: La hauteur effective de lantenne du eNode B H ue : la hauteur effective de lantenne de lUE K1, K2, K3, K4, K5 et K6 sont des facteurs multiplicateurs f (diffraction), f (H ue) et f (clutter) sont trois fonctionsLe tableau suivant prsente les diffrents facteurs multiplicateurs :

Tableau II.1 Facteurs multiplicateurs du modle de propagationLa fonction f (clutter) dpend de lenvironnement auquel appartient le mobile. Ainsi pour chaque type denvironnement, est ajoute la valeur de f(clutter) pour calculer le rayon de cellule correspondant.Le tableau suivant rsume les diffrentes valeurs de f(clutter) prises

Tableau II.2 Valeurs de f (clutter)2.5. Model de Okumura-HataCe modle prend en considration plusieurs facteurs, essentiellement la nature de lenvironnement en spcifiant son degr durbanisation (urbain, urbain dense, sous urbain, rural). Laffaiblissement selon ce modle est donn par : Le modle de Hata pour les rgions urbaines est formul comme suit:Lu = 69.55 + 26.16 Log ( f ) 13.82 Log ( Hb ) Ch + [44.9 6.55 Log ( Hb ) ] Log ( d) Pour la ville de taille petite ou moyenne,Ch = 0.8 + (1.1 Log ( f ) 0.7) Hm 1.56 Log ( f ) et pour les grandes villes,CH = 8.29 (Log ( 1.54 Hm )) - 1.1, si 150 f 200 = 3.2 (Log ( 11.75 Hm )) - 4.97, si 200 < f 1500avec Lu Path: perte dans les zones urbaines en(dB) Hb hauteur de l'antenne: station de base en (m) Hm hauteur de l'antenne: station mobile en (m) F: Frquence de transmission.Unit en(MHz). Ch:Antennefacteur de correction de la hauteur d: Distance entre la base et des stations mobilesen (km).Cartographie des pertes Chemin de la taille des cellulesPour une perte de trajet de 164 dB, en fonction des hypothses indiques dans le tableau ci-dessous les intervalles de cellules suivants peuvent tre atteints avec LTE.La plage de cellules est indique pour 900, 1800, 2100 et 2600 bandes de frquences MHz.HypothsesOkumura-Hata paramtreUrban intrieurSuburban intrieurRural intrieureRural extrieur

Station de base hauteur de l'antenne (m)30508080

Hauteur de l'antenne mobile (m)1,51,51,55

Gain de l'antenne mobile (dBi) 0,00,00,05.0

Lent cart-type fading (dB)8.08.08.08.0

Lieu probabilit (%)95959595

Facteur de correction (dB)0-5-15-15

Perte d'intrieur (dB)201500

Marge d'vanouissement lent (dB)8,88,88,88,8

Dans le suivi de notre projet on va utiliser les deux valeurs de Marge d'vanouissement lent et de Perte d'intrieur pour pouvoir calculer notre bilan de liaison

2.6. Modle COST-231 Hata

Cest le modle quand va utiliser dans notre projetCompte tenu que le modle Okumura-Hata opre uniquement pour une plage de frquence infrieure 1000 MHz, le groupe COST 231 a propos de modifier ce modle pour crer un autre oprant sur la bande 1500-2000 MHz l'affaiblissement Lu exprim en dB est donn par:Lu = 46,33 + 33,9Log(f) -13,82Log(hb) -a(hm) + [44,9 -6,55Log(hb)]Log(d) + Cm Avec:Pour une ville de taille moyenne.a(hm) = [1,1Log(f) -0,7]hm -[1,56Log(f) -0,8] Cm = 0 dB pour les villes de taille moyenne et les banlieues,Cm = 3 dB pour les grands centres mtropolitains.Les frquences choisies correspondent au milieu de la bande de chaque systme. L'affaiblissement est donc plus fort d'environ 6 dB lorsqu'on passe de 900 MHz 1800 MHz en milieu rural et de 10 dB en milieu urbain.

III. Elments principaux pour la planification du rseau LTE Choix de la bande de frquence: La slection de la bande de frquence utiliser a une influence capitale sur le dimensionnement et la planification du rseau. Les bandes passantes disponibles dans le rseau LTE sont: 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz et 2600 MHz Choix de la Techniques de Duplexage: Le duplexage est le processus utilis pour crer des canaux bidirectionnels pour la transmission des donnes en uplink et downlink. La technologie LTE a deux techniques de duplexage. TDD (Time Division Duplexing): les transmissions descendant et ascendant se font sur le mme canal (mme frquence porteuse), mais des priodes temporelles diffrentes. La trame utilise pour lchange des donnes est dune dure fixe et contient 2 sous trames,Lune est utilise pour le lien descendant, et lautre pour le lien ascendant. FDD (Frequency Division Duplexing): dans FDD les canaux du lien montant et descendant sont localiss dans 2 bandes de frquence diffrentes. Une dure fixe de trame est utilise pour le downlink et luplink, ce qui facilite lutilisation des differents types de modulation, et simplifie lalgorithme de lallocation des canaux. Choix du largeur de bande: les largeurs des bandes qui peuvent tre utilises dans la technologie LTE sont; 1,25 MHz, 2,5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz et 20 MHz.

Choix du prfixe cyclique: cette mthode consiste simplement en une copie de la dernire partie du symbole OFDM avant le symbole considr. la dmodulation, ce prfixe est simplement enlev du signal reu. Si le prfixe cyclique est au moins aussi long que la dure de la rponse impulsionnelle du canal pour liminer l'interfrence entre symboles OFDM successifs choix de la zone: Les niveaux de champs des services dpendent de l'environnement et de la densit de la population. Trois zones de bases sont identifies: urbaine, suburbaine et rurale. Urbain: Cette zone est caractrise par une forte densit de population dans un environnement dense, typiquement les grandes villes de plus de 100 000 habitants pour lesquels les btiments disposent en grande majorit de plus de 4 tages et o les rues sont relativement troites; cela n'exclut pas la prsence de larges boulevards. pareil que l'urbain mais la concentration de la population est plus leve. Dense Urbain:Pareil que l'urbain mais la concentration de la population est plus leve.

Suburbain: Cette zone est caractrise par une densit de population moyenne dans un environnement diffus, typiquement les villes et petites villes et banlieues de moins de 100 000 habitants pour lesqueles les btiments disposent de moins de 4 tages, et de rues relativement larges o l'habitat est diffus. Rural: C'est une zone caractrise par une trs faible densit de population. Typiquement les trs petites villes et villages de moins de 2000 habitants ou les axes routiers, ferroviaires ou encore la montagne. Il y'a galement le rural ouvert, c'est le cas des prairies o il n'y a pas de montagnes. Services: pour faire la planification de la couverture radio, le nombre de sites dpend des services offerts et plus prcisment des dbits offerts. Les services offerts sur linterface radio de LTE. Sont des services de types voix ou bien des services de type data mode paquet. les service offert pour lte sont: FTP Download Video Conferencing VoIP Web Browsing Dans le suivre de notre projet on va etudi le service Video Conferencing de type voix .

IV. Le dimensionnement

1. Objectifs de dimensionnementLe dimensionnement dun rseau cellulaire permet dassurer la minimisation du cot de la liaison radio et de linfrastructure du rseau, il porte essentiellement sur : La couverture : Bilan de liaison Modle de propagation

La capacit : Modle de trafic Dbit Nombres de dabonns

DimensionnementCouvertureCapacitBilan de liaison Modle de propagationModle de trafic Dbit Nombres de dabonnsNombres dabonns

Figure III.1 : Processus de dimensionnement

2. Le dimensionnement par la couverture

Le dimensionnement par la couverture dun rseau cellulaire permet essentiellement de calculer la taille de la cellule. Le rayon de la cellule est obtenu suite la ralisation dun bilan de liaison qui permet de dterminer laffaiblissement maximal allou MAPL. Cette valeur servira pour le modle de propagation afin de dterminer le rayon de cellule. Sachant la taille de la cellule, on pourra donc dterminer pour la zone planifier le nombre de stations de base ncessaires. La figure 2.1 presente le processus de dimensionnement par couverture :

2.1. Bilan de liaisonLe bilan de liaison RLB (Radio Link Budget) permet de dterminer laffaiblissement maximal admissible MAPL (Maximum Allowable Path Loss) pris comme entre pour les modles de propagation qui aboutit la dtermination du rayon maximal de la cellule et par suite le nombre de sites requis. Les critres techniques lis aux services (type de service, dbit), aux types denvironnement, au comportement des mobiles utiliss (puissance, vitesse...), la configuration du rseau (les gains dantenne, les pertes dans les cbles, les gains de diversit, les marges dvanouissement) et les critres de la QoS fixs au pralable devraient tre pris en considration lors de ce calcul.2.2. Principe et paramtre de Bilan de liaisonPour un rseau cellulaire, la liaison sur linterface radio est bidirectionnelle, car on a un sens montant et un sens descendant, do il semble ncessaire dtablir un double bilan de liaison pour UL et DL11. Ce qui nous donne la valeur de MAPL (Maximum Allowed Power Loses)A partir de cette valeur, et en se basant sur les caractristiques du modle de propagation, on peut dterminer la valeur du rayon de cellule

MAPL = Pire + Grx Refsens MP - PertesNous allons maintenant traiter les paramtres de lquation2. 2.1. 2.1.1. PIRE:(Puissance Isotrope Rayonne Equivalente) : ou EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power), est la puissance rayonne quivalente une antenne isotrope. Elle est exprime en dB, sous la formule suivante : PIRE = Ptrx + Gtx Ltx

ParamtreEnodeBUE

PtxPuissance de lmission de station de base (43-49 dBm).

Puissance dmission de lUE dpend de la catgorie du UE (23 dBm)

GtxGain de lantenne de station de base (Fabricant charge)gain d'antenne dpend du type de l'appareil et de la bande de frquence.( -5 10 dB)

LtxPerte du cble entre le connecteur d'antenne de station de base et le connecteur d'antenne. La valeur de perte de cble dpend de la longueur du cble, l'paisseur du cble et de la bande de frquence.( 1 6 dB)La perte de masse est gnralement incluse au budget liaison vocale o la borne est maintenue prs de la tte de l'utilisateur.( 3 5 dB)

2.2. 2.2.1. 2.2.2. RefsensDsigne la sensibilit de rfrence du rcepteur, elle sexprime en dB. Physiquement, ce paramtre correspond la puissance minimale de rception, au dessous de laquelle il ya rupture du lien radio. Elle est donne par la formule:Re fSens = KTB + NF + SINR avecParamtre

NFNoise Figure (dB) : dpend du mode de duplexage et lcart duplex.

KTBBruit terminal peut tre calcul comme suit: "K (constante de Boltzmann) * T (290K) * Brx".La largeur de bande passante dpend du nombre de blocs de ressources requis, et la largeur dun bloc de ressources.

SINR,reqSignal-sur-bruit partir de simulations lien ou de mesures.La valeur dpend de la modulation et de codage, qui dpend nouveau le dbit de donnes et le nombre de blocs de ressources alloues.

Dtermination de la bande de rception Brx = Nprb,req * BWprb = Nprb,req * 12 * f

Avec Nprb,req: le nombre de PRB (Physical Resource Block) requis BWprb: la largeur de bande dun PRB. f : dsigne lespacement entre sous-porteuses = 15 KHz.Nprb,req est donn par la formule O, lindice XL mentionne UL/DL, CPi donne le nombre de RE par TTI (gal 7 pour un prfixe cyclique normal et 6 pour un prfixe cyclique tendu) et Avec R Service reprsente le dbit dinformation requis sur les bordures de la celluleil dpend du service planifier et garantir pour eux.

BLER (Block Error Rate) cible (%) : Le taux derreur par bloc planifier sur les bordures de la cellule SOH: Le Cot systme (System OverHead) (%) E{..} la partie entire.Pour mieux comprendre

On se place dans le sens descendant o on dsire de dimenssion un service voip ce service ncessite un dbit gal 26.9 kb/s et un BLER cible gal 10%La modulation et le codage sur les bordures de la cellule sont QPSK donc B= 2 et R= .On suppose aussi que le cot systme en DL SOH est 23%. Do le dbit dinformation rellement demand scrit sous la forme :

Ensuite, on doit rappeler quun symbole de modulation ncessite un RE (lment ressource), et quun TTI gal 1 ms dans le domaine temporel. On peut aboutir la taille de block de transport TBS (Transport Block Size : nombre de bits/utilisateur/TTI)

Puis, on aboutit au nombre de RE requis :

Il suffit maintenant de trouver le nombre PRB requis. Pour se faire on rappelle que le nombre de RE par PRB est gal 12 * CPi , avec CPi = 7 lorsque le prfixe cyclique est normal, et lorsque le prfixe cyclique est tendu. Do on peut retrouver le nombre de PRB requis en passant par la formule (2.6).2) Dtermination du SINR requis : Avant tout, il faut mettre en relief que ce paramtre traduit la performance du systme, en dautres termes, plus le systme est performant, plus cette valeur de SINR requis est faible. Pour dduire la valeur, nous allons proposer une solution qui consiste lapproximation par la formule dalpha-Shannon : = BW * Log2 * ( 1 + SIN * SINR )Avec : lefficacit spectrale BW: lefficacit de la bande SIN: lefficacit de SINRAinsi, le dbit thorique maximal est donn par :DT = Brx * = B * bw Log2 ( 1 + sinr * SINR ) Donc SINR = (1 / sinr) * ( R/ - 1) Puis on peut dduire que SINR,req = 10 * Log ( SINR )2.2.3. Marges Aprs avoir calcul la sensibilit du rcepteur et la PIRE dans les sections prcdentes, la question qui se pose maintenant : Est-ce quon peut calculer laffaiblissement de parcours maximum ? On doit rpondre immdiatement par non. Car, il est indispensable de comptabiliser un ensemble de marges de scurit, qui correspondent lenvironnement radio, pour viter le phnomne Swiss Cheese (surface avec trous de couverture), et enfin atteindre notre objectif de couverture. a) Marge de pntration On parle dun utilisateur situ lintrieur dun btiment, ou dans une zone haute densit de btiment, ou lintrieur dun vhicule. Par consquence, on distingue 4 types de couverture : Outdoor, indoor, deep indoor et incar. Chacune de ces dernires est caractrise par une marge de pntration qui comptabilise les pertes additionnelles introduites. Cette marge dpend essentiellement de trois facteurs : La frquence du signal RF : Les pertes varient selon la frquence du signal. Le type des btiments : Essentiellement le matriel de construction (brique, bois, pierre, verre, etc.) La structure des btiments : densit et paisseur des murs, nombre et dimensions des fentres, etc. La marge de pntration est assimile une variable alatoire Gaussienne, le meilleur moyen de dterminer sa valeur, consiste prendre des mesures exprimentales depuis la zone concerne. Gnralement, elle prend une valeur autour de 20 dB ou plus pour la perte des btiments (note BL), et une valeur autour de 8 dB pour la perte des vhicules (note VL). b) Marge de Shadowing Le Shadowing, ou leffet de masque, ou autrement le Slow fading, est la variation du signal dite moyenne chelle. Ce phnomne est d aux obstacles qui existent dans milieu de propagation radio, tel que les btiments et la morphologie du terrain (valles, collines, etc.). Les mesures relles du terrain ont montr que leffet de masque est une valeur alatoire Log-Normale (c.--d. Son Logarithme est une variable alatoire Gaussienne) de moyenne nulle et de variance qui dpend de la densit de lenvironnement. Le calcul thorique ncessaire pour modliser cette variable est trs complexe, la solution est donc de procder comme pour la marge de pntration car les mesures pratiques sont indispensables pour tablir la distribution de cette variable. Gnralement, la marge de Shadowing (note SM) est fixe 8.8 dB.c) Marge dinterfrence Linterfrence est un intervenant trs gnant dans les rseaux cellulaires, faute de la rutilisation de frquence. En particulier en LTE-A, le facteur de rutilisation est de 1, ce qui mne des niveaux dinterfrence beaucoup plus importante. Dautre sources dinterfrence peuvent tre prises en compte, tel que les interfrences des autres systmes, on parle donc de linterfrence inter-systme. Pour ceci, on introduit une autre marge de scurit pour maintenir lquilibre du bilan de liaison : la marge dinterfrence (Interference Margin).La valeur de IM dB est fortement li la charge de la cellule (Cell Load (%) : le taux doccupation des ressources physiques), la technique de coordination de linterfrence dans le concept CoMP, la distance entre deux sites, etc.dont on a rsum les valeurs de IM dB dans le tableau ci-dessous.

d) Marge de planification La marge de planification (SP ) qui figure dans lquation (2.2), est utilise pour le calcul de laffaiblissement maximum de parcours (MAPL). Elle nest autre que la somme de toutes les marges de scurit prises en compte. Elle est ncessaire pour quilibrer le bilan de liaison radio. Pour enfin aboutir une valeur de MAPL, valable pour la planification.PM = IM + SM + BL , Si la couverture indoor/ deep indoor. PM = IM + SM + VL, Si la couverture incar. PM = IM + SM + , Si la couverture Outdoor.2.2.4. Les pertes

Apres avoir reprsent les diffrentes marges de scurit il nous reste que de dfinir les ensembles pertes quand peut trouv dans notre bilan de liaisonsLe tableau ci-dessous reprsente ces pertesParamtreEnodeBUE

MCanal de contrle comprend les frais gnraux de signaux de rfrence,PBCH, PDCCH et FITCH. ( 1025% =0.41.0 dB)

Marge fast fadding est gnralement utilis avec raison d'un contrle de puissance rapide WCDMA pour permettre une marge pour l'opration de contrle de puissance. LTE n'utilise pas de puissance rapide

KLa perte de masse 3.5 db pour voixLa perte de cble entre l'antenne de station de base et l'amplificateur faible bruit.

2.3. Bilan de liaison montanteLe tableau ci-dessous montre un exemple de bilan de liaison LTE pour la liaison montante partir de [1], en supposant un dbit de donnes de 63 kbps et deux attributions de blocs de ressources (bande passante donnant une transmission 360 kHz).La puissance terminale UE est suppose tre de 23 dBm (sans perte de corps pour une connexion de donnes).Il est suppos que le rcepteur ENodeB a un facteur de bruit de 2,0 dB, et le signal sur bruit requis et interfrence (SINR) a t prise partir des simulations effectues dans la couche de liaison [1].Une marge de 2,0 dB interfrence est suppose. Un gain de l'antenne RX de 18,0 suppose l'examen d'une 3-secteur macro-cellule (avec 65-degr antennes).En conclusion, la perte de trajet maximum autoris devient 133.6 dB.

Dbit (kbps) 64

Emeteur-Ue

PtxPuissance dmission de lUE23

Gtxgain d'antenne0,0

LtxLa perte de masse0,0

PirePuissance Isotrope Rayonne EquivalentePtx+ Gtx-Ltx = 23

Recepteur-EnodeB

NFNoise figure de EnodeB (dB)2

KTBbruit thermique (dBm)-118.4

GDensit de bruit du rcepteur (dBm)KTB+NF = -116.4

SINRSignal-sur-bruit (dB)-7

RfsensLa sensibilit du rcepteur (dBm)G+SINR = -123.4

MMarge Fast Fadding0

KPerte de cable0

GrxGain d'antenne Rx (dBi)18

MIMarge d'interfrence (dB)1

MP Marge de pntration20

MSMarge de shadowing8.8

PMMarge de planificationMI+MP+MS = 29.8

Maximum path loss = Pire+Grx-Rfsens-MP-K-M = 133.6

2.4. Bilan de liaison descendante Le tableau ci-dessous montre un exemple de bilan de liaison LTE pour la liaison descendante partir de [1], en supposant un taux de 1 Mbps de donnes (en supposant que la diversit d'antenne) et bande passante de 10 MHz.La puissance ENodeB est suppos tre 46 dBm, une valeur typique chez la plupart des fabricants.Encore une fois la valeur SINR est prise partir des simulations effectues dans la couche de liaison [1].Une marge de 3 dB au-dessus d'interfrence et un canal de commande 1 dB sont pris en charge, et l'affaiblissement de propagation est maximale autorise 133.7 .

Dbit (kbps) 1Mbp

Emeteur-EnodeB

PtxPuissance dmission de EnodeB46

Gtxgain d'antenne18

LtxPerte de cable2

PirePuissance Isotrope Rayonne EquivalentePtx+ Gtx-Ltx = 62

Recepteur-UE

NFNoise figure de UE(dB)7

KTBDensit de bruit thermique (dBm)-104.5

GDensit de bruit du rcepteur (dBm)KTB+NF = -97.5

SINRSignal-sur-bruit seuil(dB)-9

RfsensLa sensibilit du rcepteur (dBm)G+SINR = -106.5

MLa perte de masse0

KCanal de contrle1

GrxGain d'antenne Rx (dBi)0

MIMarge d'interfrence (dB)4

MP Marge de pntration20

MSMarge de shadowing8.8

PMMarge de planificationMI+MP+MS = 29.8

Maximum path loss = Pire+Grx-Rfsens-MP-K-M = 133.7

2.5. Calcul du rayon de la cellule

Aprs avoir dtermin le pathloss maximal dans la cellule, il ne reste plus qu appliquer le modle de propagation choisi pour estimer le rayon de la cellule. Le modle de propagation doit tre choisi pour sa conformit la rgion planifie. Les critres du choix du modle de propagation sont, la hauteur de lantenne du BTS, la hauteur de lantenne du UE et sa frquence.La zone de couverture dune cellule, si nous choisissons le motif hexagonal, est : S= K rO S est la surface couverte, r est le rayon maximal de la cellule et K est une constante. Le tableau suivant donne quelques valeurs de K suivant le nombre de secteurs.

Configuration du siteOmni2 secteurs3 secteurs

Valeur de K2.61.31.95

Tableau II.4 : Valeur de K par type dantenneLe nombre de sites requis pour la couverture est obtenu en divisant la surface totale de la zone planifier par la surface couverte par un site. On va appliquer le modle COST-231 Hata on obtient :

mapl = 46,33 + 33,9Log(f) -13,82Log(hb) -a(hm) + [44,9 -6,55Log(hb)]Log(d) + Cm Mapl - (46,33 + 33,9Log(f) -13,82Log(hb) -a(hm)) - Cm = (44,9 -6,55Log(hb))Log(d) Log(d) = [Mapl - Cm - (46,33 + 33,9Log(f) -13,82Log(hb) -a(hm))] / [(44,9 -6,55Log(hb)) Log(d)] d = pour une zone dense urbain Cm = 3 , f=2100d = 0,57 kmpour une zone urbainCm= 0 , f=2100d= 0.69 km3. Dimensionnement suivant la capacit:Pour un dploiement limit par la capacit, il est ncessaire de dployer les BS avec un espacement entre les BS qui suffisent servir tous les utilisateurs dans le systme.

2. 3. 3.1. Dtermination du Trafic par abonn

Gnralement, les problmes de capacit sont inhrents la liaison descendante (DL), vu l'asymtrie qui domine la plupart des services paquet hauts dbits, c'est pour cela que nous nous intressons au lien descendant lors de l'valuation des besoins en trafic. Pour une classe donne l'estimation de la bande requise par abonn est donne par :

Avec : : Trafic moyen par abonn pour le lien descendant (Mbits/s).: Dbit moyen par service. : Taux de contention du service.: Nombre de services dans la classe.Remarque :La notion de taux de contention pour un service donn est introduite afin de tenir compte du fait que certains types de service prsentent un trafic en rafale ce qui est le cas de l'Internet. Ce taux dpend des applications et des services demands par les clients ; Si ces services se limitent la consultation des emails et la navigation web, un taux de contention lev peut tre pris et ce l'encontre des applications gourmandes en bande passante comme la vidoconfrence. Par exemple, si un service est dfini avec TC = 1/10, alors la bande passante offerte est partage entre 10 utilisateurs.3.2. Dtermination du Trafic agrg pour une zone donne

Soit tp le taux de pntration de la technologie LTE pour l'oprateur X dans la zone d'tude, Il reprsente le ratio entre le nombre d'abonns potentiels et le nombre total d'habitants dans la zone. Soit le pourcentage d'abonns de chaque classe d'usagers dans l'ensemble N d'abonns dans la zone. Nous pouvons alors dterminer le trafic total sur le lien descendant (DL) comme suit: (II.9)Avec : : Dbit total requis sur le DL: Dbit total requis par abonne appartenant la classe de service i.3.3. Dtermination de la capacit moyenne par secteur

Vu que chaque modulation se caractrise par une efficacit spectrale diffrente, la capacit effective du canal ne peut tre dtermine qu'en connaissant le profil (couple modulation-codage) utilis par chaque client partageant ce canal, ce qui est difficile relever.De mme il est difficile de prvoir la distribution des abonns dans la zone, surtout avec l'introduction des concepts de nomadisme et de mobilit. Nous supposons lors de notre dimensionnement que les abonns sont distribus uniformment dans la zone objet d'tude et qu'ils utilisent tous le mme type d'quipements indoor ou outdoor.Si nous supposons que : : Pourcentage d'usagers oprant la modulation i : Dbit brut correspondant la modulation iN : Nombre total de modulations. Le dbit brut moyen par secteur serait donc de : Le nombre maximum d'usagers pouvant se connecter un secteur serait calcul de la manire suivante : : Nombre maximum d'usagers support par secteur : Capacit moyenne par secteur : Besoin en trafic sur le DL.Nous pouvons partir de cette quation dduire le nombre total de secteurs ncessaires grce la formule suivante:

Avec :N secteurs: nombre total de secteurs requis : Nombre total d'abonns dans la zone de service : nombre maximum d'usagers par secteurA partir du nombre total de secteurs requis et de la configuration de la BS nous pouvons dduire le nombre ncessaire de stations de base. RemarqueAu final le nombre de stations de base serait le maximum du nombre issu de la mthode oriente capacit et de celle oriente porte ou bien oriente couverture.

V. ConclusionDans ce chapitre nous avons cern les donnes indispensables au processus de planification et de dimensionnement, puis nous avons beaucoup insist sur le bilan de liaison pour calculer le rayon dune cellule, tout en choisissant un modle de propagation pour simuler galement le dbit en fonction de la porte. Toutes ces notions seront adoptes dans le prochain chapitre pour la planification Il sagit de logiciel atoll que nous proposons pour la planification des rseaux radio bass sur LTE.