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Le secteur des télécommunications vit dans ces dernières années des avancées spectaculaires. De nouveaux concepts apparaissent soutenus par des technologies de plus en plus performantes et miniaturisées. Il est désormais connu que les services « data » dominent largement le service « parole » traditionnel qui devient un simple élément parmi une large gamme de services commercialisés. Bien que les modes de transmission en paquets existaient dans les premières générations du mobile (2G, GPRS, EDGE..), leur usage est resté relativement limité. D’une part les débits offerts étaient insuffisants pour l’usage d’applications de données avec une qualité de service acceptable, et d’autre part les terminaux mobiles avaient des ressources très limitées vis-à-vis de l’exigence des ces applications. Aujourd’hui les réseaux mobiles de troisième génération sont capables de répondre aux besoins de ces applications. Derrière cette montée de la consommation des services numériques se tient essentiellement la nouvelle génération de terminaux du type Smartphones ou aussi les « tablettes ». En effet, ces nouveaux terminaux portables équipés de nouveaux processeurs de plus en plus puissants en terme de capacité de traitement sont comparables aux ordinateurs portables. Ils deviennent les terminaux préférés des professionnels, des étudiants et des voyageurs.
Cette demande en augmentation continue conduira, dans le court terme, à la saturation des réseaux de communications. Ainsi, l’augmentation des capacités des réseaux devient impérative. L’arrivée sur les marchés des nouveaux réseaux haut débit du type LTE/LTE-A, répond à cette réalité. Les opérateurs profitent des performances satisfaisantes des réseaux locaux sans fil, comme le WiFi, qui permettent le déploiement de réseaux locaux, pouvant contribuer à une diminution de la charge des réseaux mobiles. De même, les réseaux de télédiffusion peuvent aujourd’hui soutenir les réseaux mobiles en assurant des services vidéo lors de grands évènements. Ces solutions de convergence entre les réseaux restent transparentes pour l’utilisateur. Elles sont devenues possibles grâce à des terminaux multi-standards.
La conception de systèmes radio à plus grande capacité était envisageable par l’augmentation des ressources spectrales qui lui sont allouées. Avec la multiplicité des technologies et des systèmes de communications radio et leur régulation, le spectre fréquentiel est devenu une ressource rare et en conséquence chère. L’optimisation de l’efficacité spectrale devient un enjeu majeur du secteur et des organismes de standardisation.
Des considérations d’ordre environnemental et/ou sanitaire ajoutent des nouvelles contraintes de conception. La consommation électrique des équipements et des terminaux devient un double enjeu, les constructeurs s’intéressent de plus en plus à concevoir des équipements à faible consommation labellisés green. En mobilité, la consommation électrique et l’autonomie des terminaux restent parmi les principaux facteurs de succès. Dans ce contexte multicontraint, l’usage des techniques à antennes multiples du type « MIMO » reçoivent un grand intérêt grâce à leur dimension spatiale. En effet, cette dimension peut être exploitée pour augmenter la capacité et/ou la fiabilité des systèmes radio grâce à des schémas de multiplexage et de codage espace-temps adéquats, sans avoir besoin de ressources fréquentielles additionnelles ni d’une augmentation de la puissance de transmission. L’association des techniques MIMO à des modulations multiporteuses de type OFDM perfectionnées est la pierre angulaire des nouveaux réseaux d’accès (LTE, WiMax, WiFi…). Ceci est dû d’une part à la robustesse de l’OFDM vis-à-vis des interférences sur le canal radio, et d’autre part à la possibilité d’utiliser des schémas d’accès multiple qui combinent la dimension spatiale et fréquentielle.
La mise en œuvre des techniques de réception MIMO optimales et leur association avec des schémas de codage correcteur d’erreurs introduisent des contraintes d’ordre pratique, notamment la complexité et la latence de traitement. Des solutions alternatives performantes, mais surtout très complexes, sont devenues possibles grâce à la généralisation du principe « turbo », appliqué au décodage itératif ou à l’égalisation. Le principe « turbo » a également permis de remettre en vie certains codes correcteurs notamment les codes Low Density Parity Check (LDPC), avec des performances proches aux limites fondamentales. Ces types de codes reçoivent aujourd’hui un grand intérêt, et prennent une place de plus en plus importante dans les nouvelles normes. Bien que moins complexe, la turbo-égalisation nécessite d’être optimisée pour devenir envisageable dans des applications pratiques.
La transmission fiable d’un message nécessite une série de traitements en émission afin de préparer le signal et l’adapter au canal de propagation, ainsi qu’une série de traitements inverses en réception afin de retrouver le message d’origine et de supprimer les différentes nuisances causées par la transmission et la propagation.
La transmission sur un canal dispersif induit des interférences entre les symboles. En réception une étape d’égalisation devient indispensable à fin de réduire l’impact de ces interférences. L’usage d’une modulation multi-porteuse permet d’éviter les interférences entre symboles, mais une étape d’égalisation reste nécessaire pour supprimer les résidus d’interférence surtout dans le cas où le canal est très sélectif ou le nombre de sous-porteuses n’est pas suffisamment élevé pour considérer que le canal rencontré par chaque sous-porteuse est plat. Nous exposerons dans la suite les principaux détecteurs utilisés dans la pratique.
Introduction |
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