# Compte Rendu TP4 de RAN - LTE

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###### Auteurs: Thomas LORRAIN, Kélian PETERSCHMITT

## Introduction
* RB = Ressource block = 7 symboles * 12 Sp

## Preparation
* PCI en LTE : identifiant de la cellule sur la couche physique (Physical Cell Identifier)
* PRB : Physical Ressource Block, correspond à un bloc de ressource de 14 symboles OFDM et 12 sous-porteuses. Cela correspond à l'unité minimale d'allocation physique des ressources et du double de RB (7 symboles et 12 sous-porteuses)
* Les signaux PSS et SSS se retrouvent sur le slot 0 des sous-trames 0 et 5 de chaque trame, symboles 5 et 6, sur les 62 sous-porteuses centrales de la bande de fréquence.
* Le signal PSCH possède le même positionnement que les signaux PSS, soit sur les 62 sous-porteuses centrales et sur le slot 0 des sous-trames 0 et 5 et au symbole 6 (7ème symbole).
* Le signal PBCH se situe sur le slot 1 de la première sous-trame de chaque trame, sur les 4 premiers symboles de ce slot (de 0 à 3), cela sur les 62 sous-porteuses centrales de la bande de fréquence.
* Pour le PDCCH, il se situe sur le premier symbole du slot 0 de chaque sous-trame, et cela sur une grande partie de la bande de fréquence.

## 1. Analyse du spectre

**Q1.**

On n'alloue pas en permanence toutes les ressources, et toutes les ressources allouées ne sont pas forcément tout le temps utilisées.


*Figures 1 et 2 : Spectres capturés à partir de la trace*

### 1. Mesure de la largeur de bande utile

**Q2.**


*Figures 3 et 4 : Mesure de la largeur de bande sur le spectre*

Cette trace nous donne la bande avec 99% de l'énergie du signal, sa largeur et sa fréquence centrale.

**Q3.**

On a moins de 10 MHz de largeur de bande, dans l'objectif d'avoir des bandes de gardes, pour éviter les interférences.

### 2. Analyse du spectrogramme

**Q4.**

*Figure 5 : Spectrogramme capturé à partir de la trace*

*Figure 6 : Schéma de la grille de ressource LTE avec en ordonnée les slots temporels et en abscisse les sous-porteuses fréquentielles*

Sur le spectrogramme, la différence de couleur montre visuellement avec une échelle de couleur la puissance du signal à une fréquence et un temps donné. On voit encore que toutes les ressources ne sont pas utilisées en permanence.
En mettant en relation le spectrogramme avec la grille de ressource LTE, on peut voir que nos bandes rouges correspondent ici majoritairement à de la signalisation. En effet, on voit régulièrement que toute la bande est utilisée, puis seulement les fréquences centrales, ce qu'on retrouve sur la grille.

### 3. Calcul des débits

**Q5.**

On prend un PRB = 2*RB.
Pour un slot, on a donc 7 symboles OFDM, ce qui correspond à la largeur d'un RB. Il suffit donc maintenant de déterminer le nombre de RB pour toute la bande.

$N_{RB/Slot}=\frac{10 MHz}{15 KHz \times12}\approx55\space RB$
Une subframe contient 2 slots donc $55\space PRB$.

Pour obtenir le débit, on calcule le nombre de symboles sur toute la bande puis on en déduit le nombre de bit correspondant. Sachant qu'une subtrame correspond à 1ms, on a directement le débit.

Modulation 64QAM: 6 bits/symboles
$55\times 14 \times 12 \times 6 = 55 440 \space bit/ms = 55.440 \space Mbps$
On a une bande de 10MHz et 6 bit par symbole donc on doit avoir un ordre de grandeur pour le débit de 60MHz, ce qui est le cas.

**Question bonus.**
Augmenter la taille de la constellation pose deux problèmes quant à l'amélioration du débit. Tout d'abord, il augmente la complexité et donc la puissance nécessaire de calcul. Puis, en augmentant la taille de la constellation, on raproche les symboles composant la constellation, augmentant ainsi la probabilité d'erreur.

### 4. Répartition des canaux et signaux physiques

**Q6.**

L'idée est qu'un mobile possède en mémoire une fréquence centrale à vérifier, on place donc les signaux utiles à l'accès au réseau (synchro, infos du canal, infos système) autour de la fréquence centrale donc sur les 62 sous porteuses centrales. Cela permet aussi à des téléphones avec des capacités inférieures (par exemple capable de travailler sur une bande de 1.4 MHz seulement) d'accéder à toutes les informations nécessaire à l'accès du réseau.

Les sous porteuses étant espacées de 15 KHz, on en déduit la bande minimale pour la démodulation :
$B_{min} = 62 \times 15 \space KHz = 930 \space KHz$

**Q7.**

*Figure 7 : Spectrogramme commenté*

## 2. Démodulation

**Q8.**

*Figure 8 : Liste des canaux logiques visibles dans la trace*
On remarque la présence des canaux de contrôle et de signalisation comme le PBCH et le PCFICH.

**Q9.**

*Figure 9 : Constellation avec problème de synchronisation*

Avec une modification du PCI, la synchronisation ne se fait pas. En effet, le PCI permet au mobile de connaitre le positionnement fréquentiel des signaux pilote. C'est pour cela qu'un PCI incorrect ne permet pas la synchronisation.

**Q10.**

$PCI=3\times(Cell \space ID_{group})+Cell \space ID$
Donc pour retrouver CG et CI, on réalise une division euclidienne du PCI par 3 => quotient = CG, reste = CI
Ici, $PCI = 145 = 3*48+1$

### 3. Les signaux pilotes

**Q11.**

$f_{shift}=PCI \mod 6 = 1$
Donc décalage de 1 dans notre cas, les RS sont donc sur les canaux 2, 8, 5 et 11.

**Q12.**

*Figure 10 : Panneau descriptif des informations d'erreur*

La valeur de l'EVM est plutôt élevée mais cela ne veut pas dire que le bit error rate sera aussi élevé.
Les signaux RS vont impacter l'EVM selon leurs puissances par rapport au reste du signal.

**Q13.**

*Figure 11 : Panneau descriptif des informations d'erreur après Power Boost*

On constate que la valeur de l'EVM est augmenté.

### Les signaux de synchronisation
Q14.

Cell ID = 1