TD N°3 [PDF]

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TD n°3 Exercice d’application : 1) Notion de décibels Utilisé dans tous les domaines de la physique, le décibel est une unité logarithmique qui exprime le rapport d’une grandeur (A) par rapport à une autre grandeur de même nature prise comme référence (B). La relation est de la forme : (A/B)dB = 10 log10 (A/B) Compte tenu de cette définition, quel est le rapport en vraie grandeur des rapports A/B exprimés en dB ? Valeur en décibel

Rapport en nombre naturel

3 dB 10 dB 100 dB 103 dB 77 dB 2) Conversion de l’expression d’une puissance Un poste téléphonique émet avec un niveau de puissance de 2 dBm. Quelle est la puissance émise en mW ? 3) Effet Doppler La téléphonie mobile utilise une porteuse dans la bande des 1 800 MHz. En supposant que le mobile se déplace dans l’axe du faisceau radio, quelle est l’influence de l’effet Doppler sur la fréquence Reçue, et quelle sera la déformation de la voix supposée à 10 kHz dans les deux cas suivants : 1. le mobile est embarqué dans une voiture roulant à 100 km/h ; 2. le mobile est embarqué dans un TGV roulant à 320 km/h.

Exercice 1 Propriétés générales du réseau GSM :  

Vrai

Faux  

a) La modulation GMSK du téléphone GSM est une modulation FM b) Les cellules sont toutes hexagonales

 

c) Une station de base peut couvrir toutes les cellules d’une ville

 

d) L’opérateur peut, s’il le souhaite, savoir dans quelle cellule se trouve l’usager

 

 

e) L’émission de la station de base est continue et à puissance constante

Exercice 2 La bande GSM900 normale est divisée en 125 canaux numérotés de n=0 à n=124. La fréquence de réception du mobile (et d’émission de la base) est donnée par : fRX = 935 + 0,2 x n pour 0 ≤ n ≤ 124  

Vrai

a) Chaque station de base dispose de 125 fréquences à affecter aux conversations

 

b) Un canal est occupé en permanence par la voie balise

Faux

 

c) Une base équipée pour 10 fréquences peut gérer 10 conversations simultanées

 

d) Une base équipée pour 10 fréquences peut gérer 80 conversations simultanées

 

e) Une base équipée pour 10 fréquences peut gérer 72 conversations simultanées

 

f) Une transmission dans le canal 60 correspond à f RX = 947 MHz et fTX = 902 MHz

 

Exercice 3 Lorsque le mobile M est raccordé à la base A, en conversation ou non :  

Vrai

a) Il surveille le niveau du signal de la base A pour détecter une éventuelle panne

   

b) Il mesure le niveau reçu de la base A et des bases des cellules voisines c) S’il reçoit mieux une autre base B, il se raccorde à cette nouvelle base B

Faux

   

d) S’il reçoit mieux une autre base B, il en informe la base A qui le transfère sur B

Exercice 4 Lorsque le mobile M est en conversation avec la base B :  

Vrai

 

a) La base affecte au mobile M une fréquence pour la conversation b) Une fois démarrée, la liaison radio se fait directement de mobile à mobile

   

c) B mesure la qualité du signal reçu de M et règle la puissance de M d) B mesure la qualité du signal reçu de M et règle la puissance d’émission de B

 

e) M mesure la qualité du signal reçu de B et règle la puissance de B

 

f) M mesure la qualité du signal reçu de B et en informe B qui règle sa puissance

Faux

 

Exercice 5 L’enregistrement ci-dessous montre les salves émises par un mobile lors de l’établissement d’une communication téléphonique :

 

Vra i

Faux  

a) Les échanges de signaux de contrôle se font à puissance élevée b)Les émissions liées à la conversation se font toujours à puissance faible

 

c) La puissance d’émission pour la conversation est ajustée par la base toutes les 30 mn

 

d) Le spectre ci-dessus est un spectre de raies

   

e) On peut voir sur l’enregistrement les phases de parole et d’écoute de l’utilisateur

Exercice 6 Au cours d’une conversation téléphonique :  

Vra i

a) Le mobile reçoit et émet simultanément les données vocales b) Le mobile émet les données binaires durant 20% du temps c) Le mobile passe alternativement en émission et en réception durant 1 time-slot d) La durée d’un time-slot d’émission est d’environ 570 µs e) En réception, les circuits d’émission sont au repos pour minimiser sa consommation f) La puissance émise par le mobile est toujours la même, elle est fixée par le mobile g) Le courant que doit fournir la batterie est loin d’être constant h) En-dehors des phases d’émission et de réception, le mobile est au repos

Exercice 7 L’enregistrement ci-dessous montre les salves émises par un mobile lors de l’établissement d’une communication téléphonique :

Faux

 

Vra i

Faux

a) Cette émission pourrait être celle d’une voie balise b) L’émission est pulsée à 220 Hz environ c) Un « 1 » correspond à la transmission de 3330,25 périodes de porteuse d) Un « 0 » correspond à la transmission de 3329 ,75 périodes de porteuse e) Pendant la transmission d’un bit, la phase glisse pour atteindre ± 90° à la fin du bit f) Un burst contient 156.25 bits

Exercice 8 1) En vue d’établir une communication téléphonique, la station de base affecte au mobile le time-slot 3 du canal 35. Quelle sera la fréquence d’émission du mobile ? la fréquence de réception ? 5) On a enregistré une portion de spectre de la bande GSM. S’agit-il de la bande montante ou descendante ? A quels canaux correspondent ces émissions ? où est l’erreur ?

Exercice 9 On mesure la puissance émise par un mobile en communications dans les deux cas suivants : 1er cas : En plaçant le mobile en espace libre (Figure 1) : 2ème cas : En plaçant le mobile dans un ascenseur constituant une enceinte métallique limitant la bonne propagation des ondes. Les portes se ferment, puis s’ouvrent (Figure 2) : 1) Commenter les deux enregistrements 2) Évaluer le temps que met la station de base à réagir pour diminuer ou augmenter la puissance d’émission du mobile. Pourquoi conseille-t-on d’éviter de téléphoner dans un ascenseur, un sous-sol ou un tunnel ?

Exercice 10 L’enregistrement suivant montre comment le mobile réagit lorsqu’on arrête de parler dans le microphone :

1) Pourquoi le mobile continue-t-il à émettre de temps en temps ? 2) Décrire le comportement d’un mobile en état de communication et en état hors communication ? 3) Indiquer le type et le rôle des voies utilisées dans chaque état ?

Exercice 11 Compléter la définition par qui convient : L’interface radio du GSM900 travaille dans les bandes ………… MHz dans le sens montant et ………… MHz dans le sens descendant. Une version GSM étendue a également été définie, le E-GSM, qui travaille dans les bandes ………… MHz dans le sens montant et ………… MHz dans le sens descendant. Le réseau DCS1800 utilise un sens montant entre ………… MHz et un sens descendant de ………… MHz. Chaque porteuse radio exige une largeur de ………… KHz, de telle sorte que ………… porteuses sont disponibles en GSM900, ………… en E-GSM, ………… en DCS1800.

Exercice 12 On considère la station de base d’un réseau GSM. Cette station gère l’interface air avec les mobiles de sa cellule. L’interface air utilise une technique d’accès au canal radio de type TDMA, dans laquelle la trame de base possède 16 porteuses, c’est-à-dire 16 fréquences disponibles. La durée de la trame est de 4,615 ms, et chaque trame est divisée en 8 tranches de temps. a) Si une parole téléphonique compressée en GSM représente 12 Kbit/s, combien de communications simultanées une cellule peut-elle contenir au maximum ? b) Si un client souhaite obtenir une communication à 64 Kbit/s, combien doit-il trouver de tranches disponibles sur chaque trame pour arriver à ce débit ? c) En supposant que l’on puisse permettre à un utilisateur d’atteindre des débits en mégabit par seconde, combien de tels abonnés pourraient être pris en charge simultanément ? d) On suppose que deux cellules se recouvrent partiellement de façon à éviter une coupure des communications. Un mobile peut-il capter la même fréquence sur les deux cellules ?

e) On suppose que le mobile capte les fréquences des deux cellules. Comment doit-il choisir sa cellule dans le GSM ?

Exercice 13 Pour éviter de déconnecter un utilisateur en cours de transmission, il faut que, lors d’un hand-over, une fréquence soit disponible dans la nouvelle cellule. a) Existe-t-il un moyen de s’assurer qu’il y ait toujours une fréquence disponible ? b) Il existe deux sortes de handovers : les soft-handovers et les hard-handovers. Dans le premier cas, softhandover, pour être sûr que tout se passe bien, le mobile commence à travailler sur la fréquence de la nouvelle cellule, tout en continuant à utiliser la fréquence de l’ancienne cellule, et ce jusqu’à ce que le terminal soit sûr du comportement dans la nouvelle cellule. Cette technique de soft-handover vous parait-elle très contraignante, en particulier quant à l’utilisation des ressources ? c) Le hard-handover s’effectue à un moment précis, le mobile passant de la fréquence de l’ancienne cellule à la fréquence de la nouvelle cellule. Indiquer quels peuvent être les problèmes posés par ce hard-handover ? d) Est-il possible de prévoir le moment où un mobile va effectuer un handover, solution qui permettrait d’effectuer une réservation de ressources à l’avance et de minimiser la probabilité d’interruption de la communication ?

Exercice 14 1) Comment un système cellulaire permet-il de couvrir le monde entier, sachant que le problème principal d’un tel système provient d’un nombre de fréquences limité ? 2) Pourquoi ne peut-on utiliser la technique d’accès « à jeton » des réseaux à support partagés pour les environnements de réseaux de mobiles ? 3) La technique TDMA affecte une tranche de temps à un utilisateur pendant sa communication. Que se passe-t-il si ce client n’a rien à transmettre pendant un certain laps de temps ? 4) Pourquoi le GPRS, qui n’est qu’une extension du GSM, permet-il des débits supérieur à ceux du GSM ? 5) Donner la structure du réseau GSM? 6) Quel est le rôle des canaux BCH, RACH, PCH, et TCH ?

Exercice 1 : Les fréquences de travail : Savoir établir la relation entre fréquence de travail et numéro de canal, C'est-à-dire, les correspondances entre canaux du GSM et fréquences d’émission (TX) et de réception (RX) du mobile

1) En vue d’établir une communication téléphonique, la station de base affecte au mobile le time-slot 3 du canal 35. Quelle sera la fréquence d’émission (TX) ? la fréquence de réception (RX) du mobile ? 5) On a enregistré une portion de spectre de la bande GSM. S’agit-il de la bande montante ou descendante ? A quels canaux correspondent ces émissions ? où est l’erreur ?