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Augmentation de l'efficacité spectrale pour les communications sans fil

download.jpgCe code fournit l'interface logicielle pour un réseau ZigBee à quatre nœuds avec un protocole MAC CS...

 

Pour relever les défis des communications sans fil 5G, de l'IoT et des nouvelles applications telles que les communications V2V (véhicule à véhicule), des chercheurs de l'université KU Leuven ont créé un réseau de radios logicielles (SDR). Ces radios logicielles peuvent en même temps transmettre des données et détecter la présence d'interférence nuisible à l'aide de la technique full duplex dans la bande. 

 

Actuellement, les matériels sans fil commencent d'abord par écouter pour s'assurer que le spectre est libre, puis transmettent ensuite leurs données. Ce procédé fonctionne bien pour les situations normales avec un faible nombre de matériels. Cependant, deux périphériques ou plus dans un réseau dense sont très susceptibles de décider en même temps que le spectre est libre, et de superposer leurs émissions, ce qui entraine la corruption des transmissions. 

 
transmitter.jpgFigure 1. Lorsque deux périphériques décident d'émettre au même moment, le récepteur reçoit une superposition des deux signaux, ce qui provoque une collision et la corruption du paquet.

 

En associant un USRP RIO FPGA à la suite LabVIEW Communications System Design, l'équipe de l'université KU Leuven a créé une solution qui repose sur la technique du full duplex dans la bande. La télédétection continue des émetteurs environnants permet à cette solution d'interrompre la transmission en cas de détection, et élimine les collisions qui corrompent les données.

 

Le résultat des simulations produit un réseau extrêmement efficace, capable de doubler le débit à l'aide d'une méthode appelée listen-and-transmit (écoute et émission).

 

hello.jpgFigure 2. Le prototype full-duplex dans la bande est équipé d'un USRP RIO et d'un avec un FPGA Xilinx Kintex-7 connecté à un duplexeur basé sur l'équilibre électrique qui permet d'émettre et de détecter simultanément.

  NIrio.jpgFigure 3. L'installation du prototype en réseau à l'université KU Leuven met en œuvre six matériels USRP RIO avec capacités full-duplex dans la bande, connectés à un réseau de 20 USRP RIO en configuration half-duplex.

 

Les essais en cours démontrent déjà les avantages offerts par une détection et une émission simultanées. Cependant, l'équipe souhaite réaliser ces essais à plus grande échelle, afin d'obtenir un réseau de plus de 40 radios logicielles mettant en œuvre la nouvelle technologie, et de réaliser des tests sur un réseau dense. Les possibilités pour les travaux futurs sont énormes.

 

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L'auteur 

 

Tom Vermeulen, Ph.D, researcher at KU Leuven