Quelques chiffres complèmentaires issus de la campagne de mesure citée plus haut (réseau LTE compatible MIMO 4x4 de T-Mobile USA) :
Pour comprendre certains résultats, il est nécessaire de rappeler les principaux types de MIMO /actuellement normalisés et utilisés en LTE Advanced (modes : Single User MIMO) :
- Le Beamforming (coté émission slt) : plusieurs flux déphasés pour concentrer l'énergie émise vers un zone précise de la cellule radio : utilisable par l’antenne-relais, mais ne s’applique pas aux UE/terminaux
- La diversité spatiale : pour améliorer le rapport signal bruit et le "coding rate" (donc le débit) en combinant les signaux reçus des 2 / 4 antennes.
- Le multiplexage spatial (èmettre/recevoir plusieurs flux en //) : jusqu’à 4 flux en MiMO 4x4
- Une combinaison des 2 modes précédents (en MIMO 4x4 : recevoir 2 flux spatiaux sur 4 antennes pour améliorer la sensibilité et le rapport signal/bruit sur chacun des 2 flux).
Le RI = "rank indicator" indique combien de flux de donnée indépendants l’UE peut recevoir à un instant donné ; et donc combien de flux spatiaux maximum sont émis par l‘antenne–relais vers l’UE.
Valeurs possibles : RI= 1 ou 2 pour un UE compatible MIMO 2x2 et RI= 1, 2, 3 ou 4 pour un UE MIMO 4x4.
La campagne de mesure sur le réseau T-Mobile montre qu’avec le smartphone S7 compatible, le « MIMO 4x4 / multiplexage spatial » et/ou le QAM256 ne sont actifs (utilisation de plus de 2 flux spatiaux, RI = 3 sur le S7) que si le niveau du signal (RSRP) est au moins de -85/90 dBm, ce qui est le cas pour 50 % des mesures faites sur le réseau T-Mobile.
Mais curieusement, dans l’autre moitié des mesures (RSRP faible), le gain en performance du « S7 compatible MIMO 4x4 » / au « S7 normal » est du même ordre de grandeur, voire supérieur (69 %) ; on ne reçoit alors que 1 ou 2 flux de données en mode diversité spatiale sur les 4 antennes (RI = 1 ou 2), mais l’amélioration du signal reçu permet d’utiliser de meilleurs « coding rates » (modulations, MCS) et d’être beaucoup plus souvent en mode RI= 2 (2 flux) qu’avec le smartphone qui a seulement 2 antennes. Par exemple avec un RSRP de -110 dBm on est 99 % du temps en mode RI=2 avec le « S7 MiMO 4x4 », versus 40 % du temps avec le « S7 MiMO 2x2 ».
On voit donc que dans un environnement réel et variable, le fait d’avoir 4 antennes amène des gains de performance qui viennent autant de l’amélioration de la qualité du signal reçu (grâce à la diversité spatiale) que du fait d’utiliser réellement 3 ou 4 flux de donnée (RI = 3 ou 4). Une autre présentation de Qualcomm donne aussi des chiffres proches (70 % de gain de débit avec 4 antennes // 2 antennes ,en mode « Receive Diversity ») et une augmentation de la portée des antennes relais avec des UE 4x4, grâce à la plus grande sensibilité des terminaux.
5G/4G SFR