Dossier technique : alors que la 3G a du mal à se mettre en place, la technologie MIMO ((Multiple Input Multiple Output) pourrait donner un coup de pouce aux technologies futures.

A la recherche de standards…

Déjà à l’époque de la percée des téléphones mobiles, la standardisation n’a pas pu se faire au niveau mondial (GSM en Europe, CDMA aux USA…)
A l’ère de la 3G, le même constat se pose. Alors que l’UMTS tente de s’imposer tant bien que mal dans nos pays, les USA misent tout sur le CDMA 2000…

Dans le monde du sans fils (WLAN), la norme 802.11n semble prendre le dessus et devrait s’imposer en 2006.

Mais la question reste ouverte. Quels seront les futurs standards Wireless ?
Pourquoi ne pas étendre le WLAN à la téléphone mobile ? L’idée ne date pas d’hier, et fait son bonhomme de chemin.

Atteindre plus de 50 Mbits/s, tel est le challenge de demain, qui commence dès aujourd’hui.

La modélisation d’un canal de communication

Avant de voir en quoi consiste les MIMO, comprenons d’abord la problématique des transmissions sans fils.
Lorsque les ondes sont transmises, elles ne le sont pas de façon ordonnée, comme dans un canal physique. Les ondes se répercutent sur les différents obstacles qu’elles rencontrent, et en fonction des caractéristiques de l’objet en lui-même (mur, arbre,…).
Dès lors, le signal reçu a bien souvent une forme aléatoire.
Il existe différentes méthodes pour remédier à cela, qui se divisent en deux groupes :
Les méthodes déterministes, et les méthodes stochastiques.

Nous ne les verrons pas en détails ici, sachons simplement que pour toute méthode proposée, il existe un environnement qui le valide, ce qui n’en fait pas pour autant un bon modèle.

Les MIMO s’insèrent d’abord à ce niveau. Basés sur le principe de diversité, l’idée est d’avoir plusieurs antennes en émission, et en réception.
Dès lors, chaque antenne en réception recevra un signal différent, qui, s’il n’est pas trop corrélé avec les autres, devient distinguable. De plus, comme plusieurs signaux sont envoyés, la distinction peut se faire de façon plus importante encore.

Le point clé est que les signaux doivent être suffisamment distants en terme de similarité, et des méthodes de décorrélation permettent de calculer la distance idéale comme écartement entre les antennes. Cette distance idéale est d’ailleurs encore un problème dans le cas de la téléphonie mobile. A l’heure de la miniaturisation à l’extrême, une distance de 3 cm qui est typique pour la décorrélation d’une demi longueur d’onde devient difficile à appliquer en réception…

Capacité

Comment augmenter la capacité ?
Augmenter le rapport signal / bruit ? Difficile à appliquer.
Augmenter la largeur de la bande de fréquence ? Cela donnerait vite des problèmes, tant les fréquences sont difficiles à obtenir.

C’est ici que les MIMO présentent leur intérêt, ils permettent d’augmenter la capacité de façon linéaire, et ce en gardant une même bande de fréquence.

En répartissant correctement la puissance des différents canaux, en fonction de la qualité des sous canaux, il est encore possible d’obtenir un gain en capacité.

Quel sera le futur ?

MIMO combiné à du multiplexage en fréquence permettrait d’atteindre des débits théoriques de plus de 100 Mbits/s.
Gageons que le mariage entre la WIFI et la téléphonie mobile représente un bon candidat pour la 4G (Voice Over IP ?).