Dispositif pour une liaison bidirectionnelle 6G à 300 GHz.

Rohde & Schwarz et l’IEMN collaborent dans le domaine des communications 6G

  • L’Institut d’électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN, Lille, France) et Rohde & Schwarz ont étendu leur collaboration à la recherche dans le domaine des communications THz exploitant des technologies photoniques.
  • Lors d’une récente démonstration, les chercheurs de l’IEMN ont réussi à établir en extérieur une liaison bidirectionnelle à 300 GHz sur une distance de 645 mètres qui pourrait être mise en œuvre dans le cadre de futurs scénarios de communication 6G.
  • Le générateur de signaux hyperfréquences R&S SMA100B de Rohde & Schwarz a été exploité au sein du système de test de performances.

 
Alors que les développements dans le domaine des télécommunications mobiles s’intéressent désormais à la 6G, les systèmes de communication exploitant des fréquences sub-THz jusqu’à la bande des 300 GHz deviennent une réalité. Ces nouvelles fréquences exigent une instrumentation, des bancs d’essai et des procédures métrologiques appropriés ainsi que l’adoption de nouvelles approches de test qui permettent de combler le fossé existant entre les ondes millimétriques et les bandes optiques.

Depuis plusieurs années, Rohde & Schwarz et l’équipe de l’IEMN dirigée par le professeur Guillaume Ducournau ont conduit des recherches permettant d’effectuer des mesures à haute fréquence et visant à intégrer des solutions de test et de mesure de Rohde & Schwarz avec les technologies photoniques. Leur objectif : accélérer le processus de développement des technologies émergentes pour la 6G.

« Grâce à notre expertise en matière de technologies THz, telles que les photomixeurs THz optoélectroniques, les récepteurs électroniques à grande vitesse et l’instrumentation THz, nous nous engageons à explorer de nouveaux domaines de la 6G, à développer des prototypes, à valider les technologies et à proposer des services de mesure avancés à nos collaborateurs. Afin de relever les défis à venir, nous sommes heureux de poursuivre et d’étendre notre collaboration avec Rohde & Schwarz et ainsi de développer une base solide sur laquelle pourra s’appuyer l’industrialisation des technologies THz », a déclaré Guillaume Ducournau, responsable de la recherche sur les communications sans fil aux fréquences THz à l’IEMN.

L’étude des nouvelles ressources spectrales doit contribuer à faire progresser les futurs systèmes de communication sans fil. Les fréquences de transmission devraient en effet augmenter dès que la bande E exploitée par le secteur des communications sera saturée. Des fréquences de la bande D (110-170 GHz) devraient être exploitées après 2025, tandis que celles de la bande H ou les bandes sub-THz jusqu’à 300 GHz pourraient être utilisées après 2030. Pour répondre à cette évolution du marché des télécommunications sans fil, il est donc indispensable de développer de nouvelles architectures et de nouveaux équipements de test pour caractériser les performances au niveau des composants et des systèmes opérant dans le domaine des ondes millimétriques (mmW/THz).

Aborder la partie supérieure du spectre des ondes millimétriques (300 GHz et au-delà) constitue un véritable défi pour le développement des composants et des systèmes. Des instruments, tels que les analyseurs de réseaux vectoriels ainsi que les frontaux et les sous-systèmes des analyseurs de signaux et de spectres, ont récemment significativement évolué afin de relever un tel défi. L’IEMN peut notamment effectuer une caractérisation pointue des composants et des systèmes THz avec l’analyseur de réseau vectoriel R&S ZNA et divers convertisseurs de fréquence, tel que le R&S ZC1100, qui couvrent les fréquences de la gamme des ondes millimétriques jusqu’à 1,1 THz.

De récentes collaborations dans le domaine de recherche relative aux technologies électroniques et photoniques ont abouti à proposer une architecture super-hétérodyne qui permettrait l’agrégation de canaux de la bande V (40-75 GHz) ou de la bande E (60-90 GHz) jusqu’au spectre des fréquences THz. La porteuse THz est obtenue par multiplication de fréquence à l’aide d’un oscillateur local photonique synchronisé à une fréquence de référence.

L’équipe de test de Lille s’est appuyée sur la solution R&S SMA100B de Rohde & Schwarz qui permet de générer un signal de référence avec un très faible bruit de phase. Ce qui a permis à l’oscillateur local de délivrer un signal sans parasites au convertisseur ascendant/descendant THz et donc de limiter les tonalités parasites dans le spectre THz.

Selon Rohde & Schwarz, il s’agit de la première solution à intégrer avec succès une technique de duplexage de fréquences THz et d’ainsi permettre une transmission et une réception simultanées aux deux extrémités avec une seule paire d’antennes. Après avoir validé les performances du système en laboratoire, il a été testé en Allemagne avec deux paires d’antennes distantes de 150 m, dans le cadre du projet ThoR UE-Japon, puis en plein air, en France, sur une distance de 645 m, avec un taux de transmission de 12,6 Gbps. Il s’agit d’une distance record pour un système de duplexage THz opérant dans la bande des 300 GHz.