Diversité spatiale

C’est la technique la plus fondamentale pour réaliser de la diversité [16]. Elle utilise plusieurs antennes qui doivent être suffisamment séparées l’une de l’autre de sorte que les phases relatives des contributions des multi-trajets soient significativement différentes sur les différentes antennes. Ainsi, deux antennes identiques assez éloignées recevront des signaux dont la différence de phase est suffisante pour qu’ils soient indépendant. Il est alors peu probable que les signaux s’évanouissent en même temps. Cette technique pose cependant un problème d’encombrement. En effet, les antennes doivent en théorie être espacées d’une demi longueur d’onde pour que les signaux qu’elles reçoivent puissent être considérés comme indépendants. Ce point pose un problème dans le cas où l'encombrement est limité et d'autres techniques de diversité peuvent être utilisées.

Chapitre I : Généralités sur les systèmes multi-antennes

29 5.3.2.2 Diversité de polarisation

La diversité de polarisation consiste à utiliser des éléments rayonnants selon deux polarisations orthogonales [17]-[18]. Les antennes à polarisation orthogonale fournissent de faibles niveaux de corrélation avec un minimum d’espace [19]. Donc la contrainte d’espace rencontrée dans le précédent type de diversité n’est plus présente car les signaux reçus sont naturellement décorrélés. Ceci permet de réduire de façon considérable la taille du système antennaire.

En effet, le canal de propagation engendre plus particulièrement, une dépolarisation de l’onde émise. Avec une antenne unique en réception, de polarisation identique à l’antenne émettrice, il est possible de ne pas recevoir de signal si la dépolarisation engendrée par le canal est de 90°. D’où l’idée de faire en sorte que deux copies du signal émis soient disponibles en réception, mais selon deux polarisations orthogonales.

Avec l'utilisation de la diversité de polarisation, la taille des multiples structures d'antenne peut être réduite de manière significative. De nombreuses études sur la diversité des polarisations ont été réalisées dans les stations de base et ont été largement appliquées dans la pratique sur de nouvelles stations de base offrant des économies d’espace et de coûts [20]-[21].

Il a été rapporté que la diversité de polarisation combinée à la diversité spatiale vue précédemment permet d'obtenir des performances de diversité encore meilleures [22].

5.3.2.3 Diversité de diagramme

Les signaux indépendants provenant de différentes directions peuvent être captés par des antennes ayant des diagrammes de rayonnement différents. Ceci est généralement défini comme la diversité de diagramme.

En utilisant deux antennes ayant des diagrammes de rayonnement différents, les signaux arrivent à ces antennes de directions différentes et donc sont probablement indépendants. La diversité en diagramme est généralement combinée avec la diversité spatiale [23].

Par exemple, elle se fait dans les terminaux mobiles lorsque deux antennes omnidirectionnelles sont étroitement espacées et interagissent entre elles en raison de l'effet de couplage mutuel. Les antennes agissent comme des éléments parasites les unes par rapport aux autres et modifient leurs configurations pour permettre aux signaux d’être captés depuis différentes directions. Ainsi, ce concept de diversité permet un espacement d'antenne beaucoup plus petit et fournit de multiples diagrammes d'antennes tout en conservant de faibles corrélations. Cependant, il a été montré que la diversité des diagrammes se fait au détriment de l’efficacité des antennes à cause du couplage mutuel [24].

5.3.2.4 Diversité angulaire

On peut faire une rotation du diagramme de rayonnement de deux antennes similaires du système tout en étant étroitement espacées pour permettre aux signaux d’être captés sous différents angles et différentes directions [16]. Dans la diversité angulaire, les faisceaux ne doivent pas se chevaucher considérablement pour obtenir une faible corrélation.

5.3.2.5 Diversité fréquentielle

Ce type de diversité consiste à transmettre le même signal sur deux fréquences porteuses différentes. Cela permet d’obtenir deux versions du même signal dont l’évanouissement est indépendant. Donc lorsque le canal est sélectif en fréquence, la diversité fréquentielle s’adapte bien à ce problème. Pour avoir une bonne diversité, il faut vérifier que la différence entre les fréquences utilisées est supérieure à la bande de cohérence du canal.

Chapitre I : Généralités sur les systèmes multi-antennes

30 5.3.2.6 Diversité temporelle

La diversité temporelle est obtenue en émettant plusieurs fois le signal ou des versions différentes du signal de durée symbole Ts à des intervalles supérieurs ou égaux au temps de cohérence du canal Tc. Le récepteur aura plusieurs signaux à évanouissements indépendants. Comme le canal de propagation est variable dans le temps, les différents signaux sont reçus à des instants différents et sont ainsi décorrélés [25].

Techniques de combinaisons en réception

Après avoir obtenu des chemins d'évanouissement indépendants, la prochaine considération importante dans cette technologie est la combinaison de la diversité. Les signaux reçus sur chaque branche peuvent être combinés de différentes manières pour atténuer les effets de la décorrélation.

Lorsqu’un récepteur reçoit plusieurs répliques du signal, il est alors nécessaire d’utiliser une technique de recombinaison pour retrouver la meilleure représentation du signal d’origine. Cela permet de limiter les évanouissements [26].

Quatre types de techniques de combinaison peuvent être utilisées et sont classées en deux groupes [7] : la commutation (la sélection ou le Switch) et la sommation (combinaison par gain égal « EGC : Equal Gain Combining » et combinaison par rapport maximal « MRC : Maximal Ratio Combining »). Grâce à ces différentes techniques, nous pouvons combiner les signaux pour obtenir un signal sans évanouissement.