MCS (Modulation and Coding Scheme) en LTE/NR : Définition et Fonction

MCS (Modulation and Coding Scheme) en LTE/NR : Définition et Fonction

Le MCS (Modulation and Coding Scheme) est un paramètre clé qui définit la manière dont les données sont modulées et codées dans les réseaux LTE et NR (5G). Il influence directement la vitesse de transmission, la robustesse du signal et l’efficacité spectrale. Le MCS combine une modulation spécifique (QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM) avec un taux de codage (coding rate) pour adapter la transmission selon la qualité du canal radio.

Principes fondamentaux du MCS

Le MCS agit comme un compromis entre débit et fiabilité. Plus la modulation est complexe (ex : 256QAM), plus la quantité de bits transmis par symbole est élevée, ce qui augmente le débit. En revanche, cela nécessite une meilleure qualité de signal pour éviter les erreurs. Le taux de codage vient renforcer la robustesse en ajoutant des bits de redondance permettant la correction d’erreurs.

Fonction du MCS dans l’adaptation radio

Le MCS est dynamique et s’adapte en temps réel à la qualité du canal radio grâce aux mesures de CQI (Channel Quality Indicator) transmises par l’UE (User Equipment). Si la qualité est bonne, un MCS à modulation élevée avec un taux de codage faible est choisi pour maximiser le débit. Inversement, en cas de canal dégradé, le système utilise un MCS plus robuste (modulation plus simple, taux de codage plus fort) afin d’assurer la fiabilité de la transmission.

Cette adaptation constante permet d’optimiser la capacité réseau et la qualité de service, tout en minimisant le taux d’erreurs et la consommation d’énergie.

Structure et indices MCS

Chaque combinaison modulation/coding rate est identifiée par un indice MCS. En LTE, cet indice va généralement de 0 à 28, tandis qu’en NR, il peut aller jusqu’à 31 ou plus selon la configuration. Ces indices sont normalisés et définis dans les spécifications 3GPP.

Le taux de codage est un ratio qui représente la proportion de bits utiles par rapport au total transmis (bits utiles + bits de redondance). Par exemple, un taux de codage de 0,5 signifie que la moitié des bits transmis sont des données utiles, l’autre moitié servant à la correction d’erreurs.

Différences entre LTE et NR concernant le MCS

• Nombre de niveaux de modulation : LTE utilise jusqu’à 64QAM, tandis que NR introduit 256QAM, permettant un débit plus élevé sous conditions optimales.
• Indices MCS : NR propose une granularité plus fine et un nombre plus élevé d’indices MCS, offrant une meilleure adaptation au canal.
• Structure de codage : LTE utilise le Turbo Coding alors que NR utilise le LDPC (Low-Density Parity-Check) pour le codage canal, qui offre une meilleure performance et efficacité.

Cette évolution technique permet à NR d’atteindre des débits beaucoup plus élevés tout en améliorant la robustesse et la flexibilité d’adaptation.

Exemple d’application du MCS dans une session LTE

Lors d’une session de téléchargement, l’UE mesure la qualité du canal et informe l’eNodeB via le CQI. Supposons que la mesure indique un canal stable et de bonne qualité. L’eNodeB peut alors choisir un indice MCS élevé, par exemple 28 (64QAM avec un taux de codage élevé). Le débit est maximisé, mais la tolérance aux erreurs est réduite. Si la qualité du canal se dégrade à cause d’une interférence ou d’une distance accrue, l’indice MCS sera abaissé, par exemple à 9 (16QAM, taux de codage plus faible), pour garantir la fiabilité malgré un débit moindre.

Cette gestion dynamique est essentielle pour maintenir un équilibre optimal entre performance et robustesse dans les réseaux mobiles.

Comparaison succincte entre modulation et codage

Le MCS combine ces deux aspects pour obtenir une modulation optimale selon les conditions radio.

Pour approfondir, il est pertinent d’étudier le fonctionnement du CQI, qui permet d’évaluer la qualité radio et oriente le choix du MCS en temps réel.