La technologie radio commerciale a incontestablement atteint un tournant décisif à bien des égards. La demande du marché en communications sans fil continue de s'accélérer, portée par l'essor d'applications gourmandes en données telles que la messagerie texte, la navigation web et la vidéo. Les clients exigent toujours plus de bande passante sans fil, et les fournisseurs de services souhaitent proposer des services à forte valeur ajoutée au-delà de la voix ; il s'agit d'un marché établi.
Pour répondre à ces nouvelles exigences, la technologie sous-jacente qui fournit les services voix et données évolue. Ces applications nécessitent des débits de transmission élevés pour une utilisation simplifiée, ce qui crée de nouvelles voies d'accès pour l'utilisation d'un spectre de fréquences limité. Des types de modulation et des schémas de codage numérique plus efficaces spectralement ont été mis en œuvre, avec des bandes passantes améliorées – de 200 kHz dans les années 1990 à 40 MHz actuellement.

Le passage des technologies SISO aux technologies MIMO permet la transmission simultanée de plusieurs flux de données sur le même spectre de fréquences. Ces flux de données parallèles peuvent être utilisés soit pour augmenter le débit en transmettant des flux différents à chaque antenne, soit pour étendre la couverture en envoyant le même flux à toutes les antennes.
Cette évolution est principalement due à la demande croissante des consommateurs pour les services mobiles et à la baisse du coût des technologies de traitement numérique du signal (DSP) nécessaires au déploiement de systèmes sans fil à haut débit. La technologie MIMO est désormais intégrée à une large gamme d'appareils de communication grand public, tels que les téléphones mobiles, les assistants numériques personnels (PDA) et les ordinateurs portables. Il en résulte des débits de transmission de données élevés pour ces appareils.

Tendances et défis des
tests MIMO : La technologie MIMO atteint un niveau d'efficacité spectrale inédit, permettant la transmission et la réception de plusieurs signaux. Cependant, cette haute efficacité spectrale s'accompagne d'une complexité accrue.
La transition des systèmes SISO vers le MIMO soulève plusieurs défis importants que les ingénieurs et techniciens de test doivent prendre en compte.
La complexité du MIMO et de l'OFDM pose également problème, notamment en ce qui concerne le nombre de flux que le système de test peut gérer simultanément. Par exemple, les réseaux WLAN et LTE prennent en charge quatre configurations de flux, tandis que la technologie WiMAX actuelle en prend en charge deux.
Du côté du récepteur de test, la décomposition d'un signal mixte en plusieurs signaux ou flux indépendants représente un défi. Toutefois, le principal défi concerne la synchronisation. La transmission de plusieurs signaux exige une synchronisation précise des différents canaux, tant au niveau de la phase que de l'échantillonnage. Par conséquent, les analyseurs et générateurs de signaux doivent être réglés avec précision pour garantir des mesures exactes et reproductibles.
La bande passante (BW) constitue un autre défi pour les équipements de test. Par exemple, le WiMAX et la LTE requièrent une bande passante de 20 MHz, tandis que le WLAN (802.11) en requiert 40 MHz. Par conséquent, les équipements de test doivent être suffisamment flexibles pour gérer de larges bandes passantes, idéalement sans nécessiter l'acquisition d'instruments supplémentaires.
L'utilisation de plusieurs normes dans de nombreux appareils sans fil est en pleine expansion, et un même fabricant peut produire plusieurs appareils utilisant différentes normes. De ce fait, les équipements de test doivent être compatibles avec un large éventail de formats (par exemple, GSM, GPRS, EDGE, WCDMA, cdmaOne et cdma2000). L'instrumentation doit pouvoir effectuer les mesures nécessaires pour chacun d'eux avec précision, notamment en minimisant les erreurs sur les grandeurs vectorielles (EVM). Lorsqu'un fabricant adopte de nouvelles normes, cela entraîne des migrations au niveau des équipements de test. Idéalement, il faudrait pouvoir mettre à niveau facilement et à moindre coût les équipements de test pour les nouveaux formats cellulaires et de modulation, par exemple par de simples mises à jour logicielles.

Réponse de l'industrie à la sensibilité aux coûts :
La complexité croissante des appareils sans fil exerce une pression concurrentielle qui réduit les marges bénéficiaires. Parallèlement, les tests se complexifient, ce qui fait grimper les coûts unitaires. Face à des marges en baisse, les fabricants cherchent à réduire leurs coûts autant que possible, notamment ceux liés aux équipements et aux tests. Ceci concerne aussi bien les ateliers de production que les laboratoires de R&D. Dans les deux cas, le besoin d'équipements de test économiques, performants, à haut débit et faciles à utiliser se fait de plus en plus sentir.
Concernant le nombre de flux simultanés en WLAN, LTE et WiMAX, l'objectif principal est de limiter le coût par flux sans compromettre les performances. Or, le coût des équipements de test, en particulier pour les systèmes MIMO, peut rapidement augmenter. La
conception des équipements n'a jamais été axée sur ces problématiques. Par exemple, la plateforme de test MIMO nouvelle génération de Keithley simplifie et réduit le coût d'intégration de la prise en charge de nouvelles normes de signal et de configurations MIMO. comprend le nouveau générateur de signaux vectoriels RF modèle 2920, l'analyseur de signaux vectoriels modèle 2820, l'unité de synchronisation MIMO modèle 2895 et le logiciel de génération de formes d'onde SignalMeister™. Il prend en charge les mesures MIMO jusqu'à 8x8 et est généralement utilisé pour les normes sans fil telles que le Wi-Fi 802.11n, le WiMAX mobile 802.16e Wave 2 et les futures normes comme la LTE 3GPP Release 8 et l'UMB (Ultra Mobile Broadband).
Ces fonctionnalités sont le fruit d'innovations récentes du secteur. Par exemple, un processeur de signal numérique (DSP) basé sur une architecture de radio logicielle (SDR) s'adapte facilement à l'évolution des exigences de test. Les instruments SDR peuvent générer ou analyser pratiquement n'importe quel signal grâce à une simple extension logicielle. Cela prolonge la durée de vie de l'équipement en facilitant l'extension du système de test. La technologie DSP offre également des performances exceptionnelles. Elle garantit des signaux précis et reproductibles, contribuant ainsi à minimiser les erreurs de mesure. De même, les analyseurs de signaux vectoriels basés sur le traitement numérique du signal (DSP) peuvent mesurer de faibles niveaux d'EVM par canal et par symbole.
La technologie DSP contribue également à un débit accru. Elle permet un réglage plus rapide, avec une commutation de fréquence en moins d'une milliseconde pour plusieurs paliers de fréquence. De même, le temps de stabilisation après les changements d'amplitude du signal n'est que de quelques millisecondes. Une plateforme DSP est généralement complétée par une mémoire de formes d'onde relativement importante. Cela permet de stocker simultanément de nombreuses formes d'onde pour un rappel instantané.
En combinant toutes ces technologies de la manière la plus rentable, la dernière génération d'équipements de test RF aide les fabricants d'appareils sans fil à réduire leurs coûts de test globaux. Ils peuvent effectuer plus de tests, plus rapidement, et obtenir des résultats plus rapidement sur le marché, tout en garantissant l'exactitude des paramètres critiques.

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À propos de l'auteur :
Mark Elo est directeur marketing chez Keithley Instruments . Il a rejoint l'entreprise en 2006 après avoir occupé des postes en marketing et en gestion de la R&D chez Agilent Technologies. M. Elo est titulaire d'une licence en sciences de l'ingénieur (avec mention) de l'Université de Salford (Lancashire, Angleterre) et d'un MBA de l'Université Heriot-Watt d'Édimbourg (Écosse).

Keithley Instruments est représentée en Espagne par la société Instrumentos de Medida, SL.