Impact des équipements radio sur la couverture et la capacité d'un réseau UMTS

par Saloua Ammari

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Gérard Attal.

Soutenue en 2003

à Paris 11 .

mots clés

• Récepteur Rake
• Récepteurs multi-utilisateurs
• Interférences intracellulaires
• Interférences intercellulaires
• Couverture-capacité
• Allocation de codes

Résumé

Cette thèse étudie l'impact de l'interférence résiduelle d'un système CDMA comme l'UMTS sur la couverture et la capacité du réseau. L'interférence résiduelle dépend des propriétés des codes d'étalement utilisés et des techniques de réception choisies. Plusieurs procédures complémentaires sont mises en œuvre dans le système pour contrôler le niveau d'interférence créée: contrôle de puissance, contrôle d'admission et allocation de ressources. La première partie de la thèse est focalisée sur les techniques de réception. Deux familles de récepteurs sont étudiées et comparées en terme de performances: les récepteurs à corrélation (récepteur RAKE) et les récepteurs linéaires en bloc multi-utilisateurs. Différentes approches pour l'évaluation des performances des récepteurs ont été analysées et comparées: le calcul exact, le calcul approché basé aussi bien sur le modèle gaussien des interférences que sur le développement en série de Taylor de la probabilité moyenne de l'erreur et le calcul asymptotique pour des grands facteurs d'étalement. La complexité de mise en œuvre des algorithmes de réception est aussi discutée. Nous avons proposé un récepteur linéaire en bloc sous-optimal basé sur un découpage du traitement en sous-blocs. Le compromis entre complexité et performance de cet algorithme a été optimisé. A fin d'évaluer l'influence du choix du récepteur sur les autres procédures mises en œuvre au niveau système, la deuxième partie est consacrée à l'analyse et la modélisation des interférences en sortie d'un récepteur RAKE ou d'un récepteur linéaire en bloc. La validité du modèle gaussien qui présente beaucoup d'avantages, a été discutée dans deux cas extrêmes: codes courts et périodiques et codes longs et aléatoires. La prise en compte d'un modèle d'interférence avec différents niveaux de simplification a été introduit dans des quelques exemples d'études système: contrôle d'admission et allocation des codes, contrôle de puissance, compromis entre couverture et capacité.

Titre traduit

Impact of radio equipments on the coverage and capacity of a UMTS network

Résumé

This thesis analyses the impact of residual interference of a CDMA system such as UMTS on the coverage and capacity of the network. The residual interference depends on the spreading code properties and also on the chosen receiver technique. Several complementary procedures are mounted in the system level in order to control the interference level: power control, admission control and resource allocation. The first part of the thesis is focused on the receiver techniques. Two receiver families are studied and compared in terms of performance: the correlation receivers (RAKE receiver) and the multiuser bloc linear receivers. Different approaches for performance evaluation of the receivers are analysed and compared: exact calculus, approximate calculus based either on the gaussian model of interference or approximate based on the development of the mean error probability in Taylor series and the asymptotic evaluation for systems with great spreading factors. The complexity of implementation of the receiver has also been considered. We proposed a linear bloc-sub-optimal receiver based on splitting the processing in sub blocs. The tradeoff between complexity and performances of such a receiver has been optimised. In order to evaluate the impact of the receiver choice on the other procedures mounted in the system level, the second part is focused on the analysis of the interference at the output of a RAKE receiver or a bloc linear receiver. The goodness of the gaussian model, which presents a lot of advantages, has been discussed. The interference model has been taken into consideration with different level of simplifications and introduced in some system study examples: call admission and code allocation, power allocation, and the resulting tradeoff between coverage and capacity.