Analyse et oPtimisatiOn des systèmes d'après 3ème GEnEration – APOGEE

Le 3GPP a engagé en septembre 2006 une première phase de normalisation sur l'évolution à long terme
des systèmes de communication cellulaire de troisième génération. Cette évolution passe par une refonte
totale de l'interface radio-mobile afin de garantir des débits plus élevés (100 Mbit/s en liaison descendante
et 50 Mbit/s en liaison montante) et une meilleure efficacité spectrale (5 bit/s/Hz en liaison descendante et
2.5 bit/s/Hz en liaison montante). La volonté d'aboutir rapidement à une norme pour des raisons techniques
et politiques laisse entrevoir une première version de la norme fin 2007. Le projet ANR 2005 OPUS, lancé
en janvier 2006 pour deux ans, s'inscrit pleinement dans cette première phase d'optimisation des futures
évolutions de l'UMTS en portant son effort sur l'amélioration des performances de la couche physique dans
le lien descendant. Néanmoins, au sein du processus de normalisation, les modifications technologiques
sont si fondamentales que seule une version incomplète de la norme sera disponible à cette date. Ainsi,
des versions plus ambitieuses de la norme sont déjà envisagées pour 2008 et 2009. Dans ce contexte,
l'objectif du projet APOGEE est de compléter les résultats obtenus dans le cadre du projet OPUS et plus
généralement sur le plan international en optimisant le lien montant, c'est-à-dire des terminaux mobiles à la
station de base. Particulièrement, il s'agit de proposer des technologies de couche physique et de couche
d'accès candidates pour les versions plus complètes de la norme en cours de définition au 3GPP afin de
permettre d'atteindre l'efficacité spectrale de 2.5 bit/s/Hz recherchée sur le lien montant. Il s'agit également
de valider ces technologies par l'expérimentation en développant un démonstrateur matériel qui viendra
compléter le démonstrateur du projet OPUS restreint à la voie descendante. Des études seront également
menées pour continuer à optimiser le lien descendant. La partie des spécifications de la norme en cours
d'écriture servira de base à des études venant apporter de nouvelles fonctionnalités ou améliorer les
fonctionnalités existantes. Parmi les technologies retenues au niveau lien, des schémas MIMO permettant
d'améliorer la robustesse du système ou d'augmenter l'efficacité spectrale seront proposés. Conjointement,
des solutions de détection avancée, envisageables au niveau d'une station de base, seront optimisées. Des
études liées aux techniques de codage de canal, et de limitation du facteur de crête seront proposées pour
améliorer les performances de la transmission. Au niveau système, il s'agira d'optimiser l'allocation de
ressources conjointement sur les liens montant et descendant pour accroître la capacité ou la couverture
du système. Enfin, afin de minimiser la consommation et la complexité des terminaux, les technologies
proposées devront conserver les bonnes propriétés de la technique d'accès SC-FDMA, retenue pour ses
faibles variations d'enveloppe. Le démonstrateur matériel du projet mettra en oeuvre les principales
caractéristiques des technologies retenues pour le lien montant, ainsi que des améliorations identifiées
dans le processus d'optimisation des spécifications. Le démonstrateur, constitué de 2 terminaux et d'une
station de base, inclura des têtes radiofréquences MIMO, les traitements numériques du couple
émetteur/récepteur (synchronisation, estimation de canal, codage/décodage spatio-temporel et
codage/décodage canal), ainsi que les mécanismes d'adaptation dynamique de lien et d'ARQ hybride
fonctionnant en temps réel. Afin d'accélérer les temps de conception et de diminuer le coût du
démonstrateur, les développements déjà réalisés par les partenaires du consortium dans le cadre de
précédents projets collaboratifs (IST 4MORE, ANR2005-OPUS) serviront de base de départ. Le
démonstrateur et les études menées pour le définir permettront ainsi de vérifier l'adéquation entre les
objectifs du 3GPP/LTE et les moyens nécessaires pour les atteindre. Le consortium d'APOGEE est
composé de six partenaires : Mitsubishi Electric ITE-TCL, CEA-LETI, France Télécom R&D, Supélec,
Teamcast et Eurécom. D'une durée de 2 ans, APOGEE est un projet de développement pré-concurrentiel
qui répond à l'axe thématique « Réseaux très haut débit de bout en bout » identifié dans l'appel. Le projet
entend lever par la simulation et la mise en oeuvre matérielle les verrous technologiques suivants : -
schémas MIMO appropriés au lien montant afin d'accroître l'efficacité spectrale (2.5 bit/s/Hz) et/ou la
couverture du réseau, - modules de filtrage à l'émission garantissant de faibles variations d'enveloppe du
signal, - adaptation dynamique des ressources en fonction des variations du trafic tenant compte de la
qualité du lien et de la qualité de service (QoS) de chaque utilisateur. Les travaux réalisés dans le projet
donneront lieu à des publications et, le cas échéant, à des contributions dans le cadre des versions futures
de la norme en cours de définition au 3GPP.