En vedette -Technologies radio avancées pour des communications 4G plus équitables
La norme LTE représente l'une des dernières arrivées sur le marché des communications sans fil à haut débit. Cette technologie repose sur celle utilisée pour les réseaux GSM/EDGE et UMTS/HSPA. Outre plusieurs améliorations de base et des fonctions plus avancées, le point fort du LTE réside dans l'augmentation de la capacité du réseau et la vitesse de transfert des données. En théorie, le LTE permet un téléchargement jusqu'à 300 mo/s et un chargement jusqu'à 75 mo/s, soit des débits décuplés par rapport à la 3G. Les opérateurs n'affirment pas que leur réseau puisse atteindre ces valeurs dans l'immédiat, mais ils promettent à leurs clients LTE une nette amélioration par rapport à la 3G. Or, seuls certains clients en profitent réellement. «Le débit annoncé correspond essentiellement à une valeur maximale qui n'est accessible que si vous vous trouvez à proximité de la station de base, profitez de conditions idéales pour la transmission radio et êtes le seul à utiliser le réseau; bref, c'est totalement impossible dans la réalité», explique Alexandre Gouraud, chef du projet de recherche et de développement au sein du laboratoire d'Orange spécialisé dans les interfaces sans fil en France. «Pour l'utilisateur moyen, les débits sont nettement inférieurs et pour ceux qui se trouvent à la limite de la zone de couverture, ils sont bien en-dessous de ces valeurs.» M. Gouraud signale par ailleurs que pour chaque changement de version et de génération de technologie mobile, le débit maximal est environ dix fois supérieur au débit moyen dans la zone de couverture d'une station de base mobile. Elle est la même entre le débit moyen et les valeurs enregistrées par les utilisateurs se trouvant en bordure de zone. En ce qui concerne les réseaux LTE, cela se produit notamment car le LTE est en concurrence avec le WiMAX, un autre système offrant le haut débit. Les développeurs ont misé sur les débits de données maximum pour gagner la bataille. «Il fallait afficher les meilleurs résultats et chacun se concentrait sur les débits maximum, mais la limite de la zone de couverture a été laissée pour compte», constate M. Gouraud. «À l'évidence, pour les opérateurs, ce n'est pas une bonne chose étant donné que les clients devront parfois faire face à une faible couverture et à un débit nettement inférieur.» Pour contrer ce phénomène et tenter de garantir un service équitable à tous les utilisateurs LTE, Orange s'est associé à 14 partenaires, dont d'autres opérateurs mobiles, fournisseurs de matériel et instituts de recherche, pour mettre au point et tester des techniques permettant d'améliorer les performances à la limite de la zone de couverture. Les travaux ont été intégrés au projet Artist4G («Advanced radio interface technologies for 4G systems») et ont profité d'un soutien à hauteur de 8,7 millions d'euros de la part de la Commission européenne en vue de l'amélioration du LTE. Leur utilisation commerciale n'est qu'une question de temps. Les interférences à l'avant-plan L'équipe coordonnée par M. Gouraud s'est concentrée sur deux éléments essentiels des réseaux cellulaires : la réduction des interférences et les techniques avancées de relais du signal. «Il y a deux façons d'améliorer les performances en bordure de zone. La première consiste à densifier le réseau en ajoutant des antennes et en réduisant la taille de ces zones, mais cela coûte très cher. La deuxième méthode consiste à éliminer les interférences», explique le directeur technique du projet Artist4G. Les interférences dans un réseau mobile sont un peu comme le bruit de fond d'une soirée mondaine. Étant donné qu'un grand nombre de conversations ont lieu en même temps, il peut être difficile de se concentrer sur la voix de la personne avec qui l'on discute. Mais s'il était possible d'isoler ces conversations, l'on pourrait plus facilement s'en défaire. Telle est la version simplifiée de l'approche utilisée par les chercheurs du projet Artist4G pour annuler les interférences à la réception, améliorant ainsi les débits de données et la couverture. Les réseaux mobiles modernes ont été conçus selon un principe d'orthogonalité. Ce terme provient du grec «orthos» (droit) et «gonos» (angle) et désigne l'absence de chevauchement. Cependant, les signaux transmis se croiseront toujours, créant ainsi un certain niveau d'interférences. Bien que les interférences puissent être autant que possible évitées au niveau de l'émetteur, au bout du compte, elles doivent aussi être prises en charge par le récepteur. «L'orthogonalité n'existe pas vraiment dans la pratique puisqu'il y a toujours certaines interférences. Au lieu de concevoir un réseau basé sur des signaux orthogonaux, nous tenons compte du fait qu'il y aura forcément des interférences. Ainsi, nous pourrons exploiter les interférences à la réception et utiliser les technologies du système pour les annuler», explique M. Gouraud. Parmi les techniques, l'équipe du projet Artist4G a mis au point une nouvelle structure destinée à améliorer la transmission multipoints coordonnée (CoMP). Cette technologie MIMO (entrées multiples, sorties multiples) utilise plusieurs antennes pour desservir les utilisateurs en bordure de zone à l'aide de deux stations ou plus. Ils ont aussi travaillé sur les récepteurs itératifs afin de décoder le signal principal et les interférences, afin d'éliminer ces dernières. L'équipe du projet a également démontré la formation du rayon 3D, permettant la direction d'un signal vers le récepteur non seulement sur le plan horizontal comme tel est le cas actuellement, mais aussi sur le plan vertical, afin de réduire considérablement les interférences. En ce qui concerne les relais, l'équipe a réfléchi aux systèmes mobiles, qui pourraient être placés sur le toit d'une voiture ou d'un bus, afin d'améliorer la couverture, voire au déploiement de «relais de type 2» qui étendent les signaux à partir d'une station principale et offrent un meilleur contrôle par rapport aux relais de type 1 qui font office de station principale. «Nous avons réalisé des prototypes et des essais à grande échelle à l'aide des 15 stations principales de Dresde. Certains éléments ont été présentés au Mobile World Congress 2012 de Barcelone», explique M. Gouraud. «Les résultats sont très prometteurs.» Le chef de projet signale que les partenaires ont fait 150 commentaires environ dans le cadre de la révision en cours de la norme LTE. La plupart des technologies réalisées risquent probablement d'être commercialisées. «Les différents partenaires utilisent les résultats de nos travaux en interne. Nous tentons de lancer un projet de suivi pour continuer les recherches», explique M. Gouraud. Le projet Artist4G a bénéficié d'un financement de la recherche au titre du septième programme-cadre (7e PC) de l'Union européenne. Lien au projet sur CORDIS: - le 7e PC sur CORDIS - Fiche du projet Artist4G sur CORDIS Lien au site web du projet: - Site web du projet «Advanced radio interface technologies for 4G systems» Autres liens: - Site web de la stratégie numérique de la Commission européenne