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Doubler le débit de la téléphonie mobile, c’est possible

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En rendant la téléphonie cellulaire réellement full-duplex, c'est-à-dire à double sens, il serait possible de multiplier son débit par deux. Des chercheurs américains viennent de le démontrer avec, qui plus est, un procédé compatible avec les techniques existantes.

Melissa Duarte, de l’équipe de la Rice University devant le prototype de l’émetteur-récepteur full-duplex. © Ashutosh Sabharwal

La radio n'aime pas le full-duplex, tous les utilisateurs de radiocommunications le savent. Quand quelqu'un parle, l'autre doit se taire. On ne peut pas émettre et recevoir en même temps. Ce qui nous vaut ces « terminé » ou « à vous » qui ponctuent les échanges radio, ainsi que le bouton des émetteurs-récepteurs sur lequel il faut appuyer pour parler. La raison est d'ordre fondamental : s'il tente d'écouter pendant qu'il émet, l'appareil recevra son propre signal. Si les téléphones mobiles permettent de se couper la parole comme dans la vie courante, il y a un truc : deux bandes de fréquences sont utilisées, une pour chaque sens.

Une équipe de la Rice University affirme avoir brisé le dogme en mettant au point un appareil radio capable d'émettre et de recevoir en même temps. Vu de loin, le dispositif ne semble pas révolutionnaire. Il se concrétise par une antenne supplémentaire et par de l'électronique en plus. Derrière, cependant, se cache un procédé de traitement du signal complexe, qui avait déjà été présenté en 2010 dans la revue Arxiv. Il consiste à éteindre le signal de l'émetteur, de sorte que seul restera perceptible le signal en cours de réception.

Pour doubler les débits grâce au full-duplex, peu de modifications devraient être aux apportées aux installations actuelles, notamment les antennes. © ~Pyb, CC

Pour la 5G…

Le dispositif s'appuie sur un procédé récent utilisé en Wi-Fi, appelé MIMO, pour Multiple Input-Multiple Output (entrée multiple-sortie multiple). Plusieurs antennes émettent autant de variantes du signal (décalées en phase par exemple), ce qui permet au récepteur de mieux extraire le signal original des multiples échos renvoyés par les surfaces et les objets. Très efficace à l'intérieur des bâtiments, le procédé MIMO permet d'augmenter les débits réels, par exemple pour transmettre des vidéos en Wi-Fi.

Les auteurs, Ashutosh Sabharwal, Melissa Duarte, Chris Dick, Achaleshwar Sahai et Gaurav Patel, expliquent que deux signaux sont émis, de sorte qu'ils s'annulent mutuellement au niveau de l'antenne du récepteur, et à ce niveau seulement. D'après les dernières publications dans Arxiv (voir les liens au bas de l'article), le résultat est une étonnante transmission full-duplex, chaque émetteur-récepteur pouvant simultanément envoyer et recevoir des données sur la même fréquence. Cette méthode pourrait être appliquée à la téléphonie cellulaire expliquent les auteurs. La conséquence directe serait de multiplier les débits disponibles par deux puisqu'un seul canal serait utilisé là où il en faut aujourd'hui deux.

Dans une vidéo en anglais, Ashutosh Sabharwal affirme que l'on doit même pouvoir faire mieux que doubler le débit. On pourrait faire transiter davantage de données, ce qui n'est pas inintéressant à l'heure où les réseaux s'approchent de la saturation pour cause de multiplication des accès à Internet, avec visionnages de vidéos sur les mobiles. On pourrait aussi servir deux fois plus de mobiles à installations égales. Ashutosh Sabharwal estime que cette technologie a de quoi favoriser le passage de l'actuelle génération 4G de la téléphonie mobile à la suivante et donc qu'elle se concrétisera sur les réseaux « 4.5 G ou 5 G ».

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