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Mimo dope les réseaux sans fil

Ridha Loukil

En utilisant des antennes multiples pour l'émission et la réception du signal radio, cette technique augmente les débits de transmission.

Les systèmes de téléphonie mobile de nouvelle génération (UMTS) offrent un débit crête de 384 Kbit/s en mobilité et de 2 Mbit/s à l'arrêt. Dans la génération suivante, attendue à l'horizon 2015, ces vitesses passeront respectivement à 100 Mbit/s et 1 Gbit/s. Pour y parvenir, les chercheurs misent sur la technique d'antennes adaptatives, connue sous le sigle anglais Mimo (Multiple Input - Multiple Output). Le principe en est simple : augmenter le débit et la portée en multipliant les antennes d'émission et de réception du signal radio.

Cette technique se décline en deux variantes. La première répartit le flux de données sur plusieurs antennes fonctionnant à la même fréquence. À chaque antenne d'émission correspond une antenne de réception. Le débit est multiplié par le nombre d'antennes, améliorant ainsi d'autant l'efficacité spectrale (volume de données transmis par MHz). L'autre variante privilégie l'augmentation de la portée. Le même paquet de données est transmis sur plusieurs antennes à des fréquences orthogonales entre elles. Le nombre d'antennes à la réception peut être différent de celui à l'émission.

Dans la réalité, ces deux variantes gagnent à être combinées pour accroître à la fois le débit et la couverture. Problème : la mise en oeuvre se heurte à l'énorme capacité de traitement de signal nécessaire en réception, une complexité qui croît de façon exponentielle avec le nombre d'antennes. Le travail des chercheurs est donc de développer des algorithmes de traitement suffisamment efficaces pour être implémentés dans des puces électroniques.

 

Une norme définitive pour fin 2006

 

La première application est attendue dans les réseaux locaux radio Wi-Fi. Par rapport à la version actuelle la plus performante (54 Mbit/s à 2,4 GHz), l'objectif de la future norme 802.11n est de multiplier le débit par six et la couverture par huit. « Avec quatre antennes à l'émission et à la réception et une bande de fréquence doublée à 40 MHz, on atteindra un débit nominal de 500 Mbit/s pour un débit réel par utilisateur de l'ordre de 100 Mbit/s », prévoit Jean-Noël Patillon, patron du laboratoire radio de Motorola à Orsay.

Trois propositions sont en compétition pour ce standard : celle de Philips, Intel et Agere ; celle de Broadcom, STMicroelectronics et Texas Instruments ; et celle de Motorola. Elles devraient être consolidées avant l'été prochain et la norme définitive publiée d'ici à fin 2006. Les premiers produits sont attendus au début de 2007.

Les recherches progressent très vite. Dans les labos de Toshiba ou Mitsubishi, on atteint déjà les 200 Mbit/s. Et sur le marché, des composants arrivent comme ceux de l'américain Airgo, à 108 Mbit/s avec deux antennes.

Deuxième application : les réseaux étendus Wimax, sorte de boucle locale radio revue et corrigée pour offrir un accès sans fil plus rapide à Internet. Normalement, l'accès est fixe. Mais certains constructeurs travaillent sur une version mobile. Ainsi, Intel veut la mettre dans les PC portables à l'image de sa technologie Centrino. Le canadien Nortel exploite Mimo pour proposer des équipements Wimax mobiles à 20 Mbit/s.

Dans la téléphonie mobile, Motorola est parvenu à transmettre, il y a un an, un débit de 100 Mbit/s entre un portable à deux antennes et un émetteur à quatre antennes dans la bande de fréquence de 5 GHz. Siemens a atteint fin 2004 un débit de 1 Gbit/s avec trois antennes d'émission et quatre antennes de réception. Le projet européen Winner, qu'il coordonne, explore des configurations Mimo jusqu'à huit antennes pour la future génération de téléphones mobiles.

EN BREF

Applications - Réseaux locaux Wi-Fi Débit multiplié par six et couverture par huit - Réseaux étendus Wimax Accès en situation de mobilité à Internet - Téléphone mobile de prochaine génération Débit multiplié par 50 par rapport à l'UMTS

500 MBIT/S POUR WI-FI

- En utilisant quatre antennes à l'émission et quatre à la réception et en doublant la bande de fréquence à 40 MHz, le débit sera porté à 500 Mbit/s d'ici à 2007 contre 54 Mbit/s aujourd'hui.

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