a deux types majeurs de m´eta-surfaces reconfigurables appliqu´ees aux r´eseaux sans fil. Le premier type de m´eta-surfaces sera int´egr´e dans les murs et contrˆol´e via un contrˆoleur logiciel. Le deuxi`eme type de m´eta-surfaces sera int´egr´e dans des objets, par exemple des t-shirts intelligents avec des capteurs pour la surveillance de la sant´e. D’autres travaux sur ce sujet sont ´evoqu´es dans [78]-[81].
Fig. 1.7. Exemple d’un environnement intelligent reconfigurable permettant, par exemple, d’am´eliorer la couverture radio, la QoS et la s´ecurit´e [76]
1.12 Conception d’un syst`eme de communication
en bande millim´etrique
Afin de pouvoir concevoir un syst`eme de communication en bande millim´etrique, capable de communiquer avec succ`es malgr´e tous les d´efis et les limitations de la propagation cit´es auparavant, plusieurs techniques peuvent ˆetre utilis´ees et doivent tenir compte des diverses sp´ecificit´es des ondes millim´etriques telles que :
I Le beamforming ou bien la technique de formation des faisceaux, utilis´e pour surmonter les pertes de trajets ´elev´ees. Il est imp´eratif d’avoir au moins une extr´emit´e ´equip´ee d’une capacit´e de formation de faisceaux, en utilisant au moins un r´eseau d’antennes. G´en´eralement, la technique de formation de faisceaux est appliqu´ee en focalisant le signal transmis vers le r´ecepteur (direct path) ou vers le meilleur trajet indirect (best indirect path) arrivant lorsque le trajet direct est obstru´e, tout en supprimant tous les autres trajets plus faibles, ce qui peut ˆetre obtenu via le digital beamforming (DBF), l’analogue
1.12. Conception d’un syst`eme de communication en bande millim´etrique 26
BF (ABF) ou bien les techniques hybrides combin´ees connues sous le nom de techniques HBF [82].
I Le Massive MIMO est un concept bas´e sur l’utilisation d’un grand nombre d’antennes en ´emission et en r´eception, capable d’am´eliorer consid´erablement l’efficacit´e spectrale sans aucun suppl´ement de bande passante ni de consom-mation de puissance. L’application principale envisag´ee pour le MIMO massif est dans un r´eseau cellulaire, o`u une station de base avec un tr`es grand nombre d’antennes dessert un ensemble d’utilisateurs co-canal `a antenne unique [60], [83].
I Les petites cellules : c’est une technique essentielle pour lutter contre l’att´e-nuation ´elev´ee et les pertes de puissance et augmenter la capacit´e globale du r´eseau. Des distances de communication plus courtes sont essentielles pour les syst`emes millim´etriques en outdoor (mobiles broadband) et en indoor comme les r´eseaux mobiles et WLAN/WPAN [83].
I Techniques `a large bande : dans la communication millim´etrique, en raison de la largeur de la bande passante disponible, la fr´equence d’´echantillonnage sera ´elev´ee (au moins le double de la bande passante) ce qui impose une dispersion temporelle ´elev´ee en terme de nombre d’´echantillons, d’o`u ce que l’on appelle la diffusion ´eparse. De mˆeme, les composantes fr´equentielles su-bissent un ´evanouissement ind´ependant, ce qui conduit `a des canaux s´electifs en fr´equences. Parmi les solutions possibles, on citera l’utilisation de tech-niques `a large bande, telles que le multiplexage orthogonal par r´epartition en fr´equence (OFDM) et l’acc`es multiple par r´epartition par code multi-porteuse (MC-CDMA) [58].
I Techniques de modulation : plusieurs techniques de modulation moins complexes peuvent ˆetre envisag´ees, telles que la modulation par d´ecalage de fr´equence (FSK), la modulation par d´ecalage d’amplitude (ASK), la modu-lation marche-arrˆet (OOK) et la modulation de position d’impulsion (PPM), l’OFDM `a enveloppe constante (CE-OFDM) [60], ainsi que d’autres techniques `
a enveloppe quasi-constante, comme la technique proche-CE discut´ee dans [83]. I Techniques de duplexage : le duplexage par r´epartition dans le temps (TDD) est consid´er´e comme la meilleure option pour les ondes millim´etriques qui est ´egalement compatible avec le MIMO massif, car l’´emetteur de liai-son descendante peut exploiter l’estimation de canal du r´ecepteur colocalis´e pour transmettre un pr´etraitement. Cependant, ces derniers temps, la grande taille de la bande passante de la bande millim´etrique a d´etourn´e une partie de l’attention vers le duplexage par r´epartition en fr´equence (FDD) [84] [85]. I Regroupement multi-utilisateurs : la technique multi-utilisateurs est
con-sid´er´ee comme b´en´efique aux fr´equences millim´etriques, en raison des fortes pertes du signal. Pour faire face `a la diffusion de trajets multiples clairsem´ee, certains des utilisateurs recevant un cluster des mˆemes objets r´efl´echissants partageraient les mˆemes caract´eristiques spatiales de second ordre et pour-raient donc ˆetre consid´er´es comme un seul groupe [85].
I Techniques MIMO : la technologie MIMO est consid´er´ee comme technolo-gie cl´e pour les syst`emes de commmunication millim´etriques. Cela facilite la formation des faisceaux reposant sur des configurations d’antennes direction-nelles de r´eseaux d’antennes multifonctionnelles, qui sont capables d’obtenir simultan´ement diff´erents gains MIMO, tels que des gains de diversit´e, de mul-tiplexage et de formation de faisceaux [86][87].
I Les r´eseaux h´et´erog`enes (HetNets) : en raison de leur faible port´ee, les syst`emes millim´etriques ne seront utilis´es que pour les petites cellules combin´ees avec d’autres technologies sans fil existantes fonctionnant `a des fr´equences mulitples (comme `a 2,4, 5,8 et 60 GHz) connues sous la forme de r´eseaux h´et´erog`enes [84].
1.13 Des ´equipements qui int`egrent le 60 GHz
En 2017, l’entreprise TP Link a annonc´e la sortie du premier routeur WiFi tri-bande 2,4/5/60 GHz, le TP Link Talon AD7200 (figure1.8). Ce produit devrait ˆetre le premier routeur `a embarquer la technologie IEEE 802.11ad. Cette nouvelle norme permet d’atteindre des vitesses de 4,6 Gbit/s, soit une vitesse 4 fois sup´erieure aux routeurs les plus rapides utilisant la norme IEEE 802.11ac. Le routeur Talon AD7200 dispose aussi d’une interface 802.11ac pour que les appareils actuels puissent tout de mˆeme s’y connecter. De plus, il poss`ede toutes les fonctionnalit´es modernes des routeurs haut de gamme [88].
Fig. 1.8. Premier routeur Talon AD7200 fonctionnant `a 2,4/5/60 GHz [88] Le deuxi`eme routeur 802.11ad est le Nighthawk X10 de Netgear pouvant at-teindre 7,2 Gbit/s. Le Nighthawk X10 g´en`ere un WiFi Tri-bande et des perfor-mances Quad Stream sur chaque bande, et est compatible MU-MIMO (MIMO multi-utilisateurs). Le routeur Nighthawk X10 est ´equip´e de la technologie WiFi 802.11ac et 802.11ad [89].
L’entreprise Qualcomm annonce en 2018 la fabrication de quatre puces pour ces r´eseaux WiFi `a ondes millim´etriques introduisant le standard 802.11ay. Les QCA6428 et QCA6438 pour l’infrastructure et les stations fixes, ainsi que les QCA64-21 et QCA6431 pour les applications mobiles. Ce standard exploite la bande de fr´equence des 60 GHz. Qualcomm annonce aussi que ces puces pourraient aider `a