Jens Nickel

Au-delà de la 5G : émetteur-récepteur sans fil avec traitement ultrarapide des données

24 juillet 2019, 09:17
Cet « émetteur-récepteur de bout en bout » s’appuie sur une architecture inédite associant, sur une même plate-forme, des composants numériques et analogiques. (Photo : Steve Zylius / UCI).
 
Cet « émetteur-récepteur de bout en bout » s’appuie sur une architecture inédite associant, sur une même plate-forme, des composants numériques et analogiques. (Photo : Steve Zylius / UCI).
 
Un nouvel émetteur-récepteur sans fil inventé par des ingénieurs électronicens de l'université de Californie à Irvine (UCI) atteint des fréquences radio de 100 GHz, et plus, et multiplie ainsi par 4 la vitesse de la prochaine norme de communication sans fil 5G.

Baptisée « émetteur-récepteur de bout en bout » par ses créateurs du Nanoscale Communication Integrated Circuits Labs (UCI), la puce de silicium de 4,4 mm² peut traiter les signaux numériques de manière beaucoup plus rapide et économe en énergie grâce à une architecture numérique-analogique sans précédent. Cette innovation est décrite dans un article récemment publié dans la revue IEEE Journal of Solid-State Circuits.

« Nous avons baptisé notre puce électronique « Beyond 5G » parce que la combinaison de vitesse et de débit de données que nous obtenons est considérablement supérieure aux capacités de la récente norme de communication sans fil », a déclaré Payam Heydari, principal concepteur, directeur du NCIC Labs et professeur de génie électrique et de science informatique au sein de l’UCI. « En outre, l'utilisation d'une fréquence supérieure permettra à tous les internautes de disposer d'une plus grande bande passante auprès des opérateurs ».

Selon Payam Heydari, les chercheurs universitaires et les ingénieurs spécialistes des circuits de communication cherchent de longue date à établir si les systèmes sans fil sont capables d'atteindre les performances et les vitesses des réseaux à fibres optiques. La réponse de son équipe a pris la forme d'un nouvel émetteur-récepteur qui vient largement surclasser la norme 5G, conçue pour la gamme de fréquences comprise entre 28 et 38 GHz. Il s'agit tout simplement de la norme 6G, qui devrait fonctionner à 100 GHz, et au-delà.

Si ce Graal numérique anime les développeurs de technologies depuis des décennies, des obstacles de taille n'ont pas tardé à apparaître sur la voie du progrès. Selon Payam Heydari, la modification des fréquences des signaux par modulation et démodulation dans les émetteurs-récepteurs s'appuyait par tradition sur des traitements numériques. Mais au cours des dernières années, les ingénieurs spécialistes des circuits intégrés ont commencé à constater les limites physiques de cette méthode.

« La loi de Moore prévoit la possibilité d’augmenter la vitesse des transistors - par exemple ceux des émetteurs et des récepteurs - en réduisant leur taille. Mais la limite est atteinte », précise le chercheur. « Vous ne pouvez tout simplement pas couper les électrons en deux. Nous avons atteint les niveaux régis par la physique des dispositifs à semi-conducteurs ».

Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont utilisé une architecture de puce électronique permettant d'assouplir les exigences des traitements numériques en modulant le binaire dans les domaines analogique et radio.

En outre, toujours selon Payam Heydari, en assurant la transmission de signaux autour de 100 GHz, l'architecture spécifique de l'émetteur-récepteur permet de diminuer considérablement la consommation d'énergie par rapport aux systèmes actuels et de réduire globalement les coûts, ce qui ouvre la voie à une adoption très large sur le marché des produits électroniques grand public.

D’après Huan Wang, co-concepteur, étudiant doctorant en génie électrique et science informatique et membre du NCIC Labs, cette technologie, associée à des systèmes à réseaux phasés – qui utilisent de multiples antennes pour diriger les faisceaux – va faciliter l'émergence d'un certain nombre d'applications radicalement nouvelles dans le domaine du transfert de données et de la communication sans fil.

Source : Université de Californie à Irvine (UCI)
 
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