[EDITION ABONNES] Alors que les déploiements de réseaux sans fil 5G n’en sont encore qu’à leurs débuts, le CEA-Leti explore déjà le domaine des technologies radio dites « de sixième génération » qui devraient permettre à terme d’offrir des capacités de transmission de données supérieures à la 5G. ...A ce titre, les communications dans les bandes de fréquence millimétriques qui s’étendent entre 20 GHz et 300 GHz, constituent une technologie clé pour les systèmes sans fil 6G en raison des énormes bandes passantes disponibles et, dans ce cadre, les chercheurs du laboratoire grenoblois étudient la bande D autour de 140 GHz qui pourrait jouer un rôle majeur pour la 6G.

Dans un document intitulé Technology Roadmap for Beyond 5G Wireless Connectivity in D-band et rédigé pour le 6G Wireless Summit, un événement qui aurait dû se tenir en mars dernier mais qui a été annulé en raison de la pandémie de coronavirus, le CEA-Leti et la société Siradel ont listé plusieurs applications qui pourraient bénéficier de l’après-5G. Parmi celles-ci figurent en bonnes places les infrastructures sans fil de collecte (backhaul) à haute capacité, les kiosques d’information évolués dans les zones très fréquentées (hot-spots) et les communications à courte portée et en pair à pair entre deux équipements. Ces applications exigent des débits généralement supérieurs à 100 Gbit/s par cellule ou par lien, dépassant les capacités des réseaux 5G.

Reste que certains défis doivent être relevés avant qu’un déploiement puisse se faire de façon concrète dans les bandes sub-THz. « Parmi les challenges à l’utilisation de communications sans fil dans la bande D, on peut citer les pertes de propagation des ondes en champ libre qui augmentent avec le carré de la fréquence et qui doivent être compensées avec des antennes à gain élevé, indique Jean-Baptiste Doré, chercheur au CEA-Leti et cosignataire de l’article. Ce qui implique de très fortes contraintes sur la directivité et l’alignement des antennes. » Et ce d’autant que les ondes sub-THz peuvent être bloquées ou fortement atténuées par des « obstacles » comme les murs, les arbres et même les fenêtres. Mais même en vue directe, des antennes à gain élevé sont nécessaires, insiste le laboratoire français. Pour relever le défi, le CEA-Leti s’est déjà attaché à concevoir « des technologies au-delà de l'état de l'art avec une forte directivité et une antenne orientable électroniquement ».

D’autre part, ajoute le laboratoire, les technologies Cmos ne permettent pas a priori de concevoir des composants avec la fréquence de transistor maximale nécessaire pour les applications sub-THz. Par conséquent le CEA-Leti étudie déjà des designs de circuits RF optimisés bâtis sur des architectures innovantes pour ces applications, ainsi que de nouveaux matériaux et composants adaptés aux fréquences en bande D et au-delà (amplificateurs faible bruit, multiplicateurs de fréquence programmables d’ordre élevé pour agrégation de liens, etc.). « Pour les communications à courte portée entre deux équipements, nous avons démontré qu’il est possible d’atteindre un débit de plusieurs gigabits par seconde en utilisant le multiplexage spatial et une architecture RF simple, ajoute Jean-Baptiste Doré. Il en ressort qu’avec cette structure analogique, numérique et mixte, la puissance requise délivrée par les transistors est limitée à quelques microwatts, ce qui rend envisageable l’utilisation de technologies Cmos. »