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La technologie OFDM dope les réseaux télécoms

Ridha Loukil
- Développée au départ pour l'audiovisuel, cette technique de transmission de données investit les réseaux de communication.

Désormais, qui dit communication à large bande dit, presque toujours, modulation multiporteuse de signal. Développée au départ pour l'audiovisuel, cette technique de transmission de données, connue sous le sigle OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), devient incontournable pour l'augmentation des débits des réseaux de communication. Le 3GP, l'organisme de définition des standards de téléphonie mobile, l'a retenue pour la prochaine évolution de l'UMTS.

Déclinaison de la technique d'accès par multiplexage fréquentiel FDMA (Frequency Division Multiplexing Access) connue depuis les années 1960, l'OFDM consiste à répartir la transmission du flux d'information sur une multitude de porteuses à l'intérieur de la bande de fréquence allouée. C'est comme si, pour accélérer l'envoi de marchandises sur une autoroute, on décidait de répartir leur transport sur une multitude de couloirs de circulation parallèles. La bande de fréquence est découpée en canaux de transmission de façon à utiliser au maximum le spectre alloué. Les fréquences porteuses sont choisies orthogonales entre elles (déphasées de 90°). C'est cette caractéristique, principal apport au multiplexage FDMA, qui réduit l'intervalle entre porteuses sans créer d'interférence.

La technique offre l'avantage d'une exploitation optimale du spectre hertzien, sans débordement à l'extérieur de la bande de fréquence allouée. Elle se distingue aussi par sa robustesse de transmission face aux perturbations radio. L'augmentation du débit découle de la multiplication des canaux de transmission, et non d'une montée de la vitesse de modulation des porteuses, qui présente l'inconvénient de vite accroître le bruit.

Synchroniser l'émetteur et le récepteur

Selon Jean-Noël Patillon, responsable des couches d'accès radio au laboratoire de Motorola, à Orsay, l'OFDM demande en plus un traitement de signal assez simple. « La seule difficulté de mise en oeuvre réside dans la synchronisation entre l'émetteur et le récepteur. »

Les méthodes concurrentes de transmission se fondent sur l'étalement du spectre. Dans la variante à séquence directe, les données sont transmises en redondance sur différents canaux. Ainsi, si un canal est perturbé, le récepteur pourra toujours récupérer l'information sur un autre. La version b de Wi-Fi à 11 Mbit/s utilise cette technique. Dans la variante à saut de fréquence, la transmission change en permanence de canal selon un mode aléatoire. Ainsi la probabilité pour que le canal choisi soit occupé est très faible. La version actuelle de Bluetooth emploie cette technique. Le téléphone mobile 3G actuel combine l'étalement de spectre avec une répartition d'accès au réseau par code. C'est le procédé CDMA inventé par l'américain Qualcomm.

Mise en oeuvre au début dans la radiodiffusion numérique DAB et DRM, puis dans la télévision numérique par câble, satellite et voie hertzienne, l'OFDM a fait son entrée dans les télécoms avec l'ADSL, qui a permis de transformer la vieille paire de fils torsadés en cuivre de la ligne téléphonique en un tuyau multimédia. Son application dans les réseaux Wi-Fi a fait grimper le débit à 54 Mbit/s avec les versions a et g. Dans la dernière génération de solutions de courants porteurs en ligne, elle porte la vitesse de transmission à 200 Mbit/s tout en minimisant les perturbations sur le réseau de distribution électrique. Elle est enfin utilisée dans Wimax, sorte de Wi-Fi étendu, ainsi que dans l'une des deux versions de l'ultra large bande, celle promue par Intel. Le nombre de porteuses varie aujourd'hui selon le type de réseau de 64 à 1 024.

EN BREF

Principe - L'OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) répartit la transmission des données sur une multitude de fréquences. Avantages - Augmentation du débit de transmission - Utilisation optimale du spectre hertzien alloué - Robustesse face aux interférences radio

TÉLÉPHONE MOBILE : LE DÉBIT MULTIPLIÉ PAR 35 EN 2008

- La prochaine évolution de l'UMTS, prévue début 2008, adoptera l'OFDM à 1 024 porteuses dans une bande de 20 MHz, contre 5 MHz actuellement. À la clé, un débit crête de 70 Mbit/s, 35 fois celui de l'UMTS actuel ! Des tests chez Motorola ou Siemens font même état d'un débit de 300 Mbit/s. Grâce à l'OFDM à 2 048 porteuses dans une bande de 100 MHz, la prochaine génération de téléphones mobiles 4G, attendue à l'horizon 2015, culminera à 1 Gbit/s.

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