a Couche physique

La couche physique représente la couche basse (L1) de la BBU. Elle se charge de la trans- mission/réception des données I/Q à travers le fronthaul grâce à l’exécution des trois fonctions fondamentales de la chaîne d’émission/réception : Le codage du canal, la modulation et l’adap- tation de lien. Sans aucune prétention de notre part de fournir les détails (se réféter à [BHW12]), nous expliquons très brièvement le principe de chacune de ces fonctionnatilités, ceci va permettre au lecteur de bien comprendre la FIGURE 7.3 qui illustre les différents niveaux de splits de la couche physique.

- Codage du canal

Le codage du canal a pour but de protéger l’information émise en introduisant de la redondance dans le signal à transmettre, c’est-à-dire en liant les bits transmis entre eux par une règle connue

et déjà qu’une fonction de retransmission des blocs de transport erronés ne pouvant être corrigés est également disponible : l’HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request), qui sera décrite dans la suite (voir chapitre 7).

Nous notons quatre fonctionnalités principales du codage canal : détection d’erreurs, codage correc- teur d’erreurs, adaptation de débit et embrouillage. On pourra se rapporter aux ouvrages [Ber07] et [BHW12] pour une introduction complète au codage de canal.

- Modulation

Les bits codés et embrouillés sont ensuite convertis en symboles de modulation. L’opération de modulation imprime l’information sur le signal physique (une onde électromagnétique), en faisant varier l’une de ses caractéristiques physiques, typiquement sa phase et son amplitude. En fonction de la modulation utilisée, un symbole de modulation peut être associé à un ou plusieurs bit(s). Les combinaisons possibles d’une modulation sont souvent représentées par une constellation de point dans le plan des voies en phase (voie I) et en quadrature (voie Q) [JG07] déphasées de 90°. Pour une constellation, l’éloignement du point par rapport à l’origine indique l’amplitude, son angle indique le décalage de phase (voir FIGURE 2.6). Le LTE emploie les modulations BPSK (Binnary Phase-Shift Keying), pour des informations de contrôle uniquement, QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying), 16 QAM (16 Quadrature Amplitude Modularion) et 64 QAM (64 Quadrature Amplirude Modu- lation) dont chaque symbole porte respectivement 1, 2, 4 et 6 bits [JG07] et dont les points de constellations sont représentés par la FIGURE 2.6. Notons qu’une modulation, où un signal modulé transmet x bits par symbole, requiert2x combinaisons binaires différentes soit2x points de constel- lations [JG07].

Figure 2.6 – Constellation des modulations possibles en LTE - Adaptation de lien

L’adaptation de lien (Adaptive Modulation and Coding (AMC) en anglais) consiste à adapter le débit instantané de la transmission à la qualité du canal, ce qui revient à décider du MCS (Mo- dulation and Coding Scheme) à allouer à l’UE pour chaque transmission. Le MCS est déterminé en fonction des conditions radio de l’UE, sujettes aux interférences, à l’atténuation et au bruit. En pratique, le MCS optimal est sélectionné sur la base du SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio). Le SINR (en db) de l’UE u est obtenu grâce à l’équation suivante :

SIN R(u) = 10log₁₀( P Rx(u)

où PRx(u) (resp. P Rxi(u)) sont les puissances de réception (en watt) de eNB qui sert l’UE (resp. des eNB i intérférents avec l’eNB qui le sert), et No est la puissance du bruit thermique exprimée en watt sur toute la bande passante considérée. D’après [Acc17], le bruit thermique par Hz est égal à −174 dBm.

Notons que la puissance de réception donnée dans l’équation (2.1) dépend du pathloss P L(u) entre l’UE u et l’eNB exprimé en db (décibels). Le calcul du pathloss diffère selon l’environnement et le type de cellules considérés. Dans le cadre cette thèse nous considérons un environnement urbain où des macro et des micro cellules peuvent être déployées. Dans nos études, nous considérons un environnement urbain normalisé par le 3GPP [Acc17] où le pathloss P L(u) de la macro cellule est donné par :

P L(u) = 128.1 + 37.6 × log10(R) (2.2)

et celui de la micro cellule par :

P L(u) = 38 + 30 × log10(R) (2.3)

où R est la distance entre l’UE et l’eNB, R est exprimé en kilomètres dans le cas d’une macro cellule et en mètre dans le cas d’une micro [Acc17].

Une fois que le SINR pour un UE est déterminé, le CQI (Channel Quality Indicator) est sélectionné par l’UE selon la table de correspondances (SINR/ CQI) normalisée par le 3GPP [Acc11] (voir Tableau 2.2). Le CQI est un nombre compris entre 0 (pire) et 15 (meilleur) indiquant le MCS

SINR [dB] CQI < -8 0 -8 ≤ SINR ≤ -6 1 -6 ≤ SINR ≤ -4 2 -4 ≤ SINR ≤ -2 3 -2 ≤ SINR ≤ 0 4 0 ≤ SINR ≤ 2 5 2 ≤ SINR ≤ 4 6 4 ≤ SINR ≤ 6 7 6 ≤ SINR ≤ 8 8 8 ≤ SINR ≤ 10 9 10 ≤ SINR ≤ 12 10 12 ≤ SINR ≤ 14 11 14 ≤ SINR ≤ 16 12 16 ≤ SINR ≤ 18 13 18 ≤ SINR ≤ 20 14 SINR ≥ 20 15 CQI BitsMCS CR 0 0 0 1 2 0.076 2 2 0.12 3 2 0.19 4 2 0.3 5 2 0.44 6 2 0.59 7 4 0.37 8 4 0.48 9 4 0.6 10 6 0.45 11 6 0.55 12 6 0.65 13 6 0.75 14 6 0.85 15 6 0.93

Tableau 2.2 – Correspondance SINR/ CQI et CQI/ BitsM CS/ CR

correspond à un retour indiquant le CQI de chaque bloc de ressources alloué à l’utilisateur. Après avoir reçu les mesures des utilisateurs, le BBU pool mappe les valeurs CQI de chaque utilisateur sur une valeur de schéma de modulation et de taux de codage.

Après avoir calculé le MCS, le scheduler attribue les ressources (RE) à chaque UE. Nous supposons que l’allocation de ressource type 0 est appliqué qui alloue des groupes (éventuellement disjoints) de PRB consécutifs en fréquence. Un groupe de PRB consécutifs en fréquence est appelé groupe de blocs de ressources (RBG, pour Resource Block Group). La taille des RBG en nombre de PRB en fréquence dépend de la bande passante du système, comme décrit dans le Tableau 2.3 [Acc11].

Bande passante (MHz) Taille des RBG (PRB)

1.4 1 3 2 5 2 10 3 15 4 20 4

Tableau 2.3 – Taille des RBG en fréquence en fonction de la bande passante du système

Ainsi, le nombre de RBG disponible dans une trame noté S est calculé comme suit :

S = N × 2 × 10

NP RB (2.4)

où N représente la largeur de la bande du système en nombre de PRB (voir Tableau 2.1) que nous multiplions par 2 × 10 pour avoir la largeur de la bande du système en nombre de PRB sur une trame (2 correspond au nombre de slots par sous-trame et 10 au nombre de sous-trames par trame) et NP RB représente le nombre de PRB dans un RBG (voir le Tableau 2.3).

Par ailleurs, le nombre de RBG attribués par trame pour un UE u, avec une taille (size(u)) en bits, et un nombre de bits de modulation (BitsM CS), est obtenu comme suit :

(a) déterminer le nombre d’OFDM symboles (RE) requis :

NSymb(u) =

size(u)

BitsM CS(u) (2.5)

(b) déterminer le nombre de sous-canaux correspondants (c’est à dire le nombre de PRB) :

NSubch(u) =

NSymb(u)

(c) déterminer le nombre de RBGs correspondant :

NRBG(u) = NSubch(u)

NP RB (2.7)