Qu'est-ce que MIMO (entrées multiples, sorties multiples) ?

Technique de radiocommunication qui utilise plusieurs antennes à l'émission comme à la réception (Multiple-Input Multiple-Output). Elle augmente le débit par multiplexage spatial, en transmettant simultanément des données différentes sur la même fréquence, ou la fiabilité par diversité, en transmettant les mêmes données par plusieurs trajets. Le nombre de flux transmissibles par multiplexage spatial est limité par le plus petit des deux nombres d'antennes, à l'émission et à la réception.

Nom japonais: MIMO(多入力多出力)

« MIMO (entrées multiples, sorties multiples) » apparaît dans 2 questions d'entraînement réparties sur 1 thèmes, dont Bases des communications sans fil.

Domaine: Bases des communications sans fil

Principe du multiplexage spatial

La propagation des ondes (le canal de propagation) diffère légèrement pour chaque couple formé d'une antenne d'émission et d'une antenne de réception. Le récepteur estime ces différences à partir de signaux de référence connus et sépare les signaux superposés reçus sur chaque antenne, comme on résout un système d'équations. On peut ainsi transmettre plusieurs flux de données (streams) sur la même fréquence au même moment, et augmenter le débit sans élargir la bande.

Conditions d'efficacité du multiplexage spatial

Le multiplexage spatial exige que les canaux de propagation soient suffisamment différents. Dans un environnement riche en réflexions, par exemple entre des bâtiments, les canaux diffèrent beaucoup et de nombreux flux peuvent être séparés. À l'inverse, en visibilité directe dégagée, où les trajets se ressemblent, les canaux sont fortement corrélés et le nombre de flux utilisables diminue. Comme la puissance est répartie entre les flux, il faut aussi un S/N suffisamment élevé.

MIMO multi-utilisateur et MIMO massif

Par opposition au MIMO mono-utilisateur, qui envoie plusieurs flux à un seul terminal, le MIMO multi-utilisateur fait envoyer simultanément par la station de base ou le point d'accès un flux à chacun de plusieurs terminaux. Le MIMO massif, qui dispose plusieurs dizaines d'éléments d'antenne ou plus sur la station de base, forme par formation de faisceau un faisceau dirigé vers chaque terminal et communique simultanément avec de nombreux terminaux. On l'utilise notamment dans les stations de base 5G NR.

S'entraîner : questions sur MIMO (entrées multiples, sorties multiples)

Dans un système MIMO à 4 antennes d'émission et 2 antennes de réception, quel est le nombre maximal de flux de données indépendants (streams) que le multiplexage spatial permet de transmettre sur la même fréquence au même moment ?

  1. A2
  2. B4
  3. C8
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Réponse : A. 2

Avec le multiplexage spatial MIMO, plusieurs antennes d'émission transmettent simultanément des données différentes sur la même fréquence, et le récepteur sépare chaque flux en exploitant les différences entre les canaux de propagation propres à chaque couple d'antennes d'émission et de réception. Le nombre de flux séparables est limité par le plus petit des deux nombres d'antennes, ici min(4, 2) = 2. En pratique, lorsque les canaux de propagation se ressemblent (forte corrélation), par exemple en visibilité directe dégagée, on ne peut utiliser que moins de flux que ce maximum.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre le MIMO et la formation de faisceau ?

La formation de faisceau est une technique qui règle la phase de plusieurs éléments d'antenne pour concentrer les ondes dans une direction donnée. Le MIMO désigne l'ensemble du dispositif d'émission et de réception à plusieurs antennes, dans lequel on utilise le multiplexage spatial, la diversité ou la formation de faisceau. Le MIMO massif forme par formation de faisceau un faisceau pour chaque terminal et le combine au multiplexage spatial.

Que signifie une notation comme « MIMO 4×4 » ?

Elle indique en général le nombre d'antennes d'émission × le nombre d'antennes de réception. En MIMO 4×4, le multiplexage spatial permet de transmettre jusqu'à 4 flux. Si le terminal n'a que 2 antennes, il ne peut recevoir que 2 flux au plus, même si le point d'accès en a 4.

« MIMO (entrées multiples, sorties multiples) » dans les explications

Questions mentionnant « MIMO (entrées multiples, sorties multiples) » (2)

  1. Dans un système MIMO à 4 antennes d'émission et 2 antennes de réception, quel est le nombre maximal de flux de données indépendants (streams) que le multiplexage spatial permet de transmettre sur la même fréquence au même moment ?
  2. Quelle est la raison principale la plus appropriée pour laquelle les stations de base et les terminaux 5G en bande millimétrique utilisent la formation de faisceau avec des réseaux d'antennes comptant de nombreux éléments ?

Termes associés

Formation de faisceau (beamforming) Affaiblissement en espace libre (free-space path loss) Bilan de liaison (link budget) BLE (Bluetooth Low Energy) Facteur de bruit (NF) Fading (évanouissement du signal) LPWA (Low Power Wide Area) NFC (communication en champ proche) OFDM (multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence) Problème de la station cachée (hidden node problem)

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