Les chercheurs ont conçu un nouvel émetteur-récepteur relais alimenté sans fil qui améliore la couverture du réseau 5G grâce à une transmission d'énergie sans fil efficace et à une efficacité de conversion de puissance élevée.

La conception innovante peut améliorer la couverture du réseau 5G même dans les endroits où les liaisons sont bloquées, améliorant ainsi la flexibilité et la zone de couverture et rendant potentiellement plus accessibles les communications à haut débit et à faible latence.

L'étude est publiée dans le Actes du Symposium international sur les micro-ondes IEEE MTT-S 2024.

Les défis liés à la mise en œuvre d’une couverture réseau 5G généralisée

Onde millimétrique Communication 5Gqui utilise des signaux radio à très haute fréquence (24 à 100 GHz), est une technologie prometteuse pour les communications sans fil de nouvelle génération, présentant un débit élevé, une faible latence et une grande capacité de réseau.

Cependant, la couverture généralisée du réseau 5G est confrontée à deux défis majeurs. Le premier est le faible rapport signal/bruit (SNR), car un SNR élevé est crucial pour une bonne communication.

Un autre défi est le blocage de la liaison, qui fait référence à la perturbation du signal entre l'émetteur et le récepteur en raison d'obstacles tels que des bâtiments.

La formation de faisceaux a été utilisée comme technique de communication longue distance utilisant des ondes millimétriques qui améliorent le SNR.

Cependant, il est limité aux communications en visibilité directe, où les émetteurs et les récepteurs doivent être en ligne droite, et le signal reçu peut être dégradé en raison d'obstacles.

Pour répondre à ces questions, une équipe de chercheurs du Laboratoire pour la future recherche interdisciplinaire en science et technologie de Tokyo Tech conçu un nouvel émetteur-récepteur relais alimenté sans fil pour la communication 5G à ondes millimétriques de 28 GHz.

Comment l'émetteur-récepteur sans fil maintient un SNR élevé

Le professeur agrégé Atsushi Shirane, qui a dirigé l'étude, a expliqué : « Le type alimenté sans fil ne nécessite pas d'alimentation dédiée mais nécessite de nombreux réseaux de redresseurs pour maintenir le SNR en raison du faible gain de conversion et utilise des diodes CMOS avec un rendement de conversion de puissance inférieur à 10 %.

L'émetteur-récepteur proposé se compose de 256 réseaux de redresseurs avec transfert de puissance sans fil (WPT) à 24 GHz.

Notamment, l'émetteur-récepteur est capable de transmettre simultanément des données et de l'énergie, convertissant le signal WPT de 24 GHz en courant continu (DC) et facilitant simultanément la transmission et la réception bidirectionnelles de 28 GHz.

Le signal 24 GHz est reçu individuellement sur chaque redresseur, tandis que le signal 28 GHz est transmis et reçu par formation de faisceau.

Les deux signaux peuvent être reçus de la même direction ou de directions différentes et le signal 28 GHz peut être transmis soit avec rétroréflexion avec le signal pilote 24 GHz, soit dans n'importe quelle direction.

Les tests ont révélé que l'émetteur-récepteur proposé pouvait atteindre une efficacité de conversion de puissance de 54 % et un gain de conversion de -19 décibels, supérieur à celui des émetteurs-récepteurs conventionnels, tout en conservant le SNR sur de longues distances.

Shirane a déclaré : « L’émetteur-récepteur proposé peut contribuer au déploiement du réseau 5G à ondes millimétriques même dans les endroits où la liaison est bloquée, améliorant ainsi la flexibilité de l’installation et la zone de couverture. »