Objectif 6G dans la bande des 140 GHz pour le CEA-Leti
L’énorme bande passante disponible en ondes millimétriques (mmWave) va de 20 GHz à 300 GHz et peut prendre en charge les communications à très haut débit de la 6G. Les recherches du CEA-Leti étudient la bande D, avec un nouveau spectre à 140 GHz.
Le CEA-Leti et Siradel du groupe Engie, une société d’ingénierie, ont déclaré récemment que les chercheurs envisageaient plusieurs applications au-delà de la 5G pour ces systèmes. Ceux-ci incluent le backhaul haute capacité, les kiosques et la communication à courte portée entre équipements. Les exigences de vitesse de transfert de données de ces applications, généralement supérieures à 100 Gbit /s par cellule ou par liaison, dépassent la capacité de la 5G. De plus, elles ne sont pas affectées par les principales contraintes imposées par les fréquences sub-THz
Contraintes sévères sur la directivité et l’alignement des antennes
Jean-Baptiste Doré, scientifique au CEA-Leti, explique : « Les défis liés à l’utilisation de la communication sans fil en bande D comprennent les pertes de propagation des ondes en espace libre qui augmentent avec le carré de la fréquence et doivent être compensées pour l’utilisation d’antennes à gain élevé. Cela implique de graves contraintes sur la directivité et l’alignement des antennes »
Les contraintes
Les contraintes comprennent des barrières physiques à la propagation des ondes sub-THz, qui peuvent être bloquées ou fortement atténuées par les murs, les arbres ou même les fenêtres. Même dans un chemin de propagation clair, des antennes à gain élevé sont nécessaires. Pour relever ce défi, le CEA-Leti conçoit des technologies au-delà de l’état de l’art avec une haute directivité et une antenne orientable électroniquement
Les limites du CMOS
Parce que les technologies CMOS ne peuvent pas produire des composants qui fournissent la fréquence de transistor maximale nécessaire pour les applications sub-THz, le CEA-Leti étudie des conceptions de circuits RF optimisées avec des architectures innovantes pour ces applications, et de nouveaux matériaux et équipements pour traiter les fréquences en bande D et au-delà.
Jean-Baptiste Doré : « Pour la communication d’appareil à appareil, nous avons démontré qu’il est possible d’atteindre un débit de plusieurs Gbit /s en utilisant le multiplexage spatial et une architecture RF simple. Le principal résultat est qu’avec le signal mixte proposé, analogique et numérique, la puissance requise délivrée par les transistors est limitée aux microwatts, ce qui rend les technologies CMOS possibles »
La conception des technologies clés pour la 6G a déjà commencé. Ce travail comprend l’étude de nouveaux matériaux et dispositifs pour la bande sub-THz, des architectures CMOS RF améliorées et des systèmes d’antennes ainsi qu’un traitement numérique haute performance. Les équipes du CEA-Leti étudient également des intégrations hétérogènes de système sur puce et/ou en boîtier.
Dans un article rédigé pour le 6G Wireless Summit, un événement de mars qui a été annulé en raison de la pandémie de coronavirus, le document, intitulé «Roadmap technologique pour la connectivité sans fil au – delà de la 5G en bande D» a donné un aperçu de ces applications potentielles et des défis à relever pour les réaliser, et a présenté des scénarios pour des applications dans le nouveau spectre.
https://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti
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