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Systèmes de communications Systèmes de communications à antennes intelligentes, à antennes intelligentes,

applications envisagées dans applications envisagées dans le cadre de l’UMTS.le cadre de l’UMTS.

IntroductionIntroductionLes réseaux UMTS permettront aux usagers d’accéder:

- services vocaux, de fax, de données (conventionnels)

- services multimédia: Internet, l’achat en ligne, la vidéotéléphonie, à des débits allant jusqu’à 2Mbits.

Conséquences: de nouveaux défis émergent!

Solution: les techniques à antennes intelligentes

Les systèmes actuelsLes systèmes actuelsLes stations de base actuelles sont équipées d’antennes:

- soit omnidirectionnelles

- soit trisectorisées

La position de l’utilisateur étant inconnue, on peut considérer cette technique comme une perte d’énergie.

Or, l’un des enjeux majeurs de l’UMTS est d’augmenter la capacité!

Dans les réseaux actuels, c’est une opération très difficile à réaliser!!

- soit en ajoutant des fréquences porteuses

- soit en augmentant le nombre de cellules ou de stations de bases.

Les systèmes adaptatifsLes systèmes adaptatifsPrincipe: ces systèmes consistent non plus à considérer des propagations fixes, mais à les adapter en fonction de ce que l’on désire.

Avec cette technique, c’est comme si chaque mobile disposait de sa propre liaison sans fil.

Avantages:- réduit la quantité de bruit par utilisateur

- augmente la capacité du réseau

Attention!! On considère que les interférents sont rarement dans la même position géographique que l’utilisateur.

Différences entre une station de base Différences entre une station de base traditionnelle et une station de base à traditionnelle et une station de base à

antennes intelligentes.antennes intelligentes.

Les deux principaux types Les deux principaux types d’antennes intelligentesd’antennes intelligentes

Antennes à commutation de Antennes à commutation de faisceauxfaisceaux

appelés « swichted beam antenna systems »

Principe: ces antennes détectent la qualité du signal reçu, choisissent parmi un des multiples lobes prédéterminés et commutent d’un rayon à un autre en fonction du mouvement de l’usager.

Ce système consiste à créer de multiples faisceaux très étroits (15 à 30° d’angle d’ouverture), sachant que le meilleur d’entre eux sera utilisé pour desservir l’usager en fonction de son mouvement.

Schéma bloc d’un circuit à antenne à Schéma bloc d’un circuit à antenne à commutation de faisceaux et son commutation de faisceaux et son diagramme de rayonnementdiagramme de rayonnement

Antennes adaptativesAntennes adaptatives

appelés « adaptive antennas ».

Il s’agit de la technique la plus avancée à nos jours en ce qui concerne les antennes intelligentes.

Principe: dirige le lobe principal de son diagramme de rayonnement en direction du signal attendu, et surtout, place ses zéros en direction des signaux interférents.

Schéma bloc d’un circuit à antenne Schéma bloc d’un circuit à antenne adaptative et son diagramme de adaptative et son diagramme de

rayonnementrayonnement

Avantages des systèmes à Avantages des systèmes à antennes intelligentesantennes intelligentes

-pour de meilleurs résultatspour de meilleurs résultats: en terme de capacité, de : en terme de capacité, de qualité de service et de coûts en déploiement.qualité de service et de coûts en déploiement.

-réduction des interférencesréduction des interférences: surtout en milieu urbain! : surtout en milieu urbain!

-Une meilleure portée-Une meilleure portée: donc une zone de couverture : donc une zone de couverture plus large. Comparaison des zones de couvertures:plus large. Comparaison des zones de couvertures:

-Partage d’un même canal:

- réutilisation des fréquences:

-Aspect économique: le coût total des infrastructures nécessaires à la construction d’un nouveau système peut etre réduit d’environ 60% par rapport à un système conventionnel.

Comparaison des investissements initiaux de la société ArrayComm:

Applications envisagées Applications envisagées dans le cadre de l’UMTSdans le cadre de l’UMTS

AVANT ENSUITE

Contraintes de chargement de trafic maximal

capacité dans un secteur, tandis que

la capacité demeure à vide dans d'autres.

Mise à niveau de charge par la réorientation

et remettant à la côte des secteursmaximise la capacité

d'emplacement de cellules.

Spotlight 2200CDMA:

Station de base OneBTS de Lucent:Station de base OneBTS de Lucent:• nouvelle technologie d’antenne intelligente (IA) couplée au système BLAST (Bell Labs Layered Space-Time)

•grâce à cette technique, la capacité d’une bande de fréquence donnée croit proportionnellement au nombre d’antennes.

ConclusionConclusionLa technologie des antennes intelligentes représente un point essentiel quant au développement des systèmes de communications de troisième voir de quatrième génération.

Quant aux opérateurs mobiles, leurs investissements, bien que très élevés, seront rentabilisés puisque ces systèmes devraient permettre l’évolution des réseaux sans nécessiter l’installation de nouvelles stations de base.

A ce titre, le prix Denzler a été décerné au Docteur Ingénieur Frank Ellinger pour ses travaux concernant les circuits intégrés pour les antennes intelligentes.