- Le choix d’un technique de transmission radio joue un rôle essentiel concernant la performance et l’efficacité des réseaux de communication sans fil.
- Un système de transmission SISO (Single Input Single Output) met en oeuvre qu’une seule antenne pour la transmission et la réception des signaux radio.
- Un système de communication MIMO (Multiple Input Multiple Output) exploite plusieurs antennes pour la transmission et la réception simultanées des signaux radio.
- Steatite présente les principales différences entre les techniques de multiplexage MIMO et SISO mises en œuvre par les systèmes de communication radio sans fil.
Principe de la transmission radio SISO
SISO signifie Single Input Single Output (pour entrée unique, sortie unique). Dans un système de communication de type SISO, une seule antenne est mise en œuvre pour la transmission et la réception des signaux radio. Un système SISO est généralement utilisé par les systèmes de communication radio, satellite, GSM et CDMA.
Les antennes transmettent et reçoivent le signal afin d’établir la liaison de transfert des données. Une typique liaison de données SISO d’un réseau ad hoc sans fil (MANET pour Mobile Ad Hoc Networking) permet d’atteindre un débit de l’ordre de 20 Mbps.
La solution de communication radio Wave Relay® Man Portable Unit (MPU4) de Persistent Systems exploite par exemple la technique de transmission SISO. Il s’agit d’une radio compacte conçue pour les applications fixes ou portées par l’utilisateur. Wave Relay est une configuration propriétaire d’un réseau décentralisé qui ne dépend pas d’une infrastructure préexistante.
Principe de la transmission radio MIMO
MIMO est l’abréviation de Multiple-Input Multiple-Output (pour entrées multiples, sorties multiples). Il s’agit d’une technique de multiplexage utilisée par les systèmes radars, les réseaux de communication sans fil et les réseaux mobiles afin de transmettre des données à plus longue portée et avec un débit plus élevé qu’avec un système d’antennes SISO.
Alors que les anciens réseaux Wi-Fi ou les réseaux GSM standards utilisent qu’une seule antenne au niveau de l’émetteur et du récepteur, un système MIMO met en oeuvre plusieurs antennes tant au niveau de l’émetteur (par exemple un routeur) que du récepteur (par exemple un PC portable ou un smartphone).
Dans un système MIMO, plusieurs antennes sont utilisées pour la transmission et la réception des signaux radio. Les systèmes MIMO permettent d’atteindre des débits de données beaucoup plus élevés par la transmission simultanée des données via plusieurs antennes. Cette technique est appelée multiplexage spatial.
Dans un système MIMO, l’utilisation de plusieurs antennes, chacune légèrement inclinée, permet d’améliorer les performances et la résilience d’un dispositif de communication radio.
La liaison de transmission de données tire partie de la diversité des antennes en donnant à l’antenne un « point de vue » différent de celui de ses homologues. Dans une configuration MIMO 3×3 (3 entrées, 3 sorties), alors que la première antenne peut être sensible aux interférences en raison de son angle (polarisation), la deuxième et la troisième antennes peuvent ne pas être aussi influencées par les interférences en raison de leur polarisation légèrement différente.
Le système radio Wave Relay® MPU5 de Persistent Systems exploite par exemple une technologie MIMO 3×3. La technologie MIMO permet d’accroître la portée et le débit de transmission radio dans des environnements urbains, souterrains et maritimes, à la fois en visibilité directe (LOS) et hors visibilité directe (NLOS).
Le codage par blocs espace-temps (STBC pour space–time block code) est une technique employée par la technologie MIMO. Le codage STBC, qui fonctionne en conjonction avec le multiplexage spatial, permet de transmettre plusieurs copies des mêmes données sur les antennes. L’exploitation des différentes versions reçues des données permet d’améliorer la fiabilité du processus de transmission de données.
La transmission de données par ondes radio entre deux points est particulièrement difficile. Chaque fois qu’un signal radio rencontre un bâtiment, un mur ou un autre obstacle, le signal RF se réfléchit et s’estompe. Ce qui est très fréquent lorsqu’une seule antenne omnidirectionnelle de 360° est utilisée.
Ces fréquentes réflexions et réfractions du signal RF sont sources d’interférences. Chaque rebond du signal affecte sa qualité. L’envoi de trois fois les mêmes données (une fois par antenne pour un système MIMO 3×3) permet de s’assurer que certaines données reçues par une antenne peuvent être plus proches de celles du signal initial que les autres.
Cette redondance permet d’utiliser une ou plusieurs des versions des données reçues afin de pouvoir décoder correctement le signal reçu. Le codage spatio-temporel combine toutes les versions du signal reçu de manière optimale afin d’extraire autant d’informations que possible de chacune d’entre elles.
Avantages d’un système de transmission MIMO par rapport à un système SISO :
- Augmentation du débit : un système Wave Relay® MIMO offre par exemple des vitesses de plus de 120 Mbps (5 fois plus élevées qu’un système SISO) pour des flux multiples de vidéo HD multicast, plus de 32 groupes de conversation vocale, et de données.
- Portée accrue : moindre sensibilité aux interférences et procure un meilleur rapport signal/bruit. Cela signifie que le signal peut être transmis sur une plus longue distance.
- Meilleure couverture : couverture radio sur 360°.
- Redondance : l’utilisation de plusieurs antennes et la combinaison de techniques de multiplexage spatial et de codage par blocs spatio-temporels offrent au signal radio de meilleures chances d’atteindre sa destination.
- Résilience : les risques d’interférences sont moindre. Ce qui augmente la fiabilité de transmission du signal.
- Amélioration des performances : débit 5 fois plus élevé et portée 4 fois plus importantes que les systèmes SISO.
- A propos de Steatite
Steatite est un fournisseur de technologies radio sécurisées de qualité militaire. L’entreprise britannique est spécialiste en matière d’utilisation de systèmes de communication MIMO pour les applications tactiques dans les domaines de la défense, de la sécurité et des véhicules autonomes. Elle commercialise notamment au Royaume-Uni les systèmes radio Wave Relay® de Persistent Systems.
