MIMO

Qu’est-ce que MIMO ?

MIMO est une technologie à entrées multiples et sorties multiples utilisée dans les communications sans fil. Elle utilise plusieurs antennes à la fois au niveau de l’émetteur et du récepteur pour transmettre et recevoir des signaux, permettant aux signaux d’être transmis par différents trajets. Lorsque l’antenne de réception reçoit différentes versions du même signal, les données peuvent atteindre l’antenne de réception de manière stable sans être affectées par l’atténuation, ce qui peut améliorer le rapport signal/bruit, réduire les erreurs, optimiser considérablement la vitesse et augmenter la capacité de transmission radio. MIMO est la technologie sans fil centrale des produits du marché qui prennent en charge la norme IEEE 802.11n (Wi-FI 4), permettant aux produits normalisés IEEE 802.11n d’avoir des vitesses de connexion plus élevées.

Comment fonctionne le MIMO ?

La technologie MIMO utilise plusieurs antennes intelligentes d'émission et de réception. Les informations arrivent au récepteur plusieurs fois sous différentes formes et par différents chemins. L'antenne de réception peut combiner des flux de données provenant de différents chemins et moments. La diversité spatiale et le multiplexage spatial sont deux techniques de codage espace-temps mises en œuvre par MIMO.

Diversité spatiale

La diversité spatiale est une méthode permettant d’améliorer la fiabilité de la transmission des données en envoyant différentes versions du même flux de données sur plusieurs antennes. Ces versions peuvent être le flux de données d’origine ou de nouveaux flux de données générés après un traitement mathématique. À l’extrémité de réception, le signal est reçu au moyen d’un égaliseur spatial, puis démodulé et décodé, et enfin, les différentes versions de signal du même flux de données sont combinées afin de restaurer les données d’origine. Cette méthode peut rendre la transmission des données plus stable et plus fiable et convient aux scénarios de transmission longue distance où le débit de transmission n’est pas élevé.

Multiplexage spatial

Le multiplexage spatial augmente le débit de transmission des données en envoyant plusieurs flux des mêmes données sur plusieurs antennes. À l’extrémité émettrice, chaque antenne d’émission dispose d’un canal de transmission indépendant et n’interfère pas avec les autres ; à l’extrémité réceptrice, l’antenne de réception reçoit ces flux de données séparément au moyen d’un égaliseur spatial, puis les démodule et les décode, et fusionne enfin chaque flux de données pour le restaurer sous forme de signal d’origine. Cette méthode peut améliorer le débit de transmission et convient aux scénarios de transmission nécessitant un débit élevé mais sur de courtes distances.

Avant MIMO : SISO vs SIMO vs MISO

Avant l’introduction de MIMO, les dispositifs sans fil les plus traditionnels utilisaient la technologie à entrée unique, sortie unique (SISO). L’émetteur et le récepteur ne disposaient chacun que d’une seule antenne, de sorte qu’ils ne pouvaient envoyer et recevoir des signaux que depuis un seul flux spatial. Cette technologie limitait le débit de transmission sans fil et présentait une fiabilité extrêmement faible.

Par la suite, la technologie à entrée unique et sorties multiples (SIMO) a été introduite afin d’obtenir une connexion plus fiable. Avec cette technologie, plusieurs signaux contenant les mêmes données sont envoyés depuis une seule antenne émettrice, et l’antenne réceptrice peut capturer les données complètes même si certains signaux sont perdus, améliorant ainsi la fiabilité de la transmission.

Qu’en est-il du multiple-input single-output (MISO) ? Plusieurs signaux contenant les mêmes données sont envoyés depuis différentes antennes émettrices. Si certaines antennes émettrices tombent en panne ou si le signal est perdu, l’antenne réceptrice peut toujours capturer les données complètes, de manière similaire au SIMO mentionné ci-dessus.

SU-MIMO vs MU-MIMO

La mise en œuvre de la technologie MIMO a d’abord été utilisée pour la transmission de données à entrées multiples et sorties multiples (SU-MIMO) pour un seul utilisateur. Avec cette technologie, l’AP ne peut transmettre qu’un seul paquet de données au client simultanément. 

Avec le développement des exigences liées aux scénarios à haute densité, dans la norme Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac Wave 2), MIMO a donné naissance à la technologie multi-utilisateur à entrées multiples et sorties multiples (MU-MIMO), qui permet à un seul AP de transmettre plusieurs paquets de données à plusieurs clients en même temps, améliorant considérablement l’efficacité et les performances de transmission. 

Il existe deux types de subdivisions du MU-MIMO : le MIMO coopératif et le MIMO massif. La caractéristique du MIMO coopératif est que plusieurs points d’accès sont virtualisés en un système multi-antennes, permettant à des émetteurs adjacents de transmettre des données à plusieurs utilisateurs en même temps. Le MIMO massif est l’une des technologies clés des communications mobiles 5G. Sa capacité d’antenne a été étendue du MIMO traditionnel à 64, 128, voire 256 antennes.