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Une nouvelle approche de la communication sans fil pour l’IoT

Communication radio par rétrodiffusion

Le nombre de smartphones, ordinateurs portables et autres appareils connectés à Internet ne cesse d’augmenter. Ce réseau en expansion d’appareils connectés, ou Internet des objets (IoT), implique le transfert de grandes quantités de données sur Internet. Pour prendre en charge l’échange substantiel d’informations entre les appareils IoT dans le monde entier, les informaticiens doivent développer des systèmes de communication robustes et évolutifs. Des systèmes permettant aux utilisateurs de transférer rapidement des données entre les appareils sans consommer trop d’énergie. Une approche prometteuse pour permettre la communication sans fil est connue sous le nom de radio rétrodiffusion.

Les avantages de la rétrodiffusion

Essentiellement, la radio rétrodiffusion permet des communications sans fil. Des communications via un processus connu sous le nom de « réflexion » plutôt que par rayonnement. Cette approche permet la transmission de données sans avoir besoin de piles ou de connexions au réseau électrique. Elle utilise ainsi une antenne pour capter les signaux radiofréquence.

Les radios à rétrodiffusion présentent plusieurs avantages. De faibles coûts de fabrication, une complexité minimale et la possibilité de fonctionner sans piles sont parmi les plus importants. Cependant, pour atteindre des débits de données élevés et une faible consommation d’énergie, ces outils peuvent avoir besoin d’être intégrés à des techniques de communication sans fil plus avancées.

Une communication par rétrodiffusion à débit plus élevé

Des chercheurs de l’Université Herriot-Watt et de Nokia Bell Labs ont récemment développé un nouveau système pour réaliser des communications rétrodiffusées à des débits de données en gigabit. Un composé d’un modulateur à ondes millimétriques et d’un réseau d’antennes. Ce système atteignait à la fois un débit binaire remarquable et une faible consommation d’énergie.

« Nous rapportons un modulateur à ondes millimétriques et un réseau d’antennes pour les communications par rétrodiffusion à des débits de données gigabit », ont écrit John Kimionis, Apostolos Georgiadis, Spyridon Nektarios Daskalakis et Manos M. Tentzeris, les chercheurs qui ont mené l’étude. Cette frontale radiofréquence se compose d’un réseau d’antennes patch microruban et d’un seul transistor pseudomorphe à haute mobilité électronique. Un transistor capable de prendre en charge une gamme de formats de modulation. Parmi ces formats, on compte notamment la modulation par déplacement de phase binaire, la modulation par déplacement de phase en quadrature et la modulation d’amplitude en quadrature.

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Un débit binaire remarquable

Le circuit du système créé par Kimionis a été fabriqué grâce à une technique qu’on appelle impression à jet d’encre. Un type d’impression informatique qui peut recréer une image numérique en poussant des gouttelettes d’encre sur des substrats en papier et en plastique. Pour imprimer leur circuit, les chercheurs ont spécifiquement propulsé des encres à nanoparticules d’argent sur un substrat polymère flexible à cristaux liquides.

De plus, ils ont conçu un émetteur-récepteur à ondes millimétriques capable de capturer les signaux rétrodiffusés. Un système également capable de les acheminer pour le traitement du signal numérique. Notons que des études antérieures avaient déjà exploré la modulation analogique des signaux de rétrodiffusion. Toutefois, Kimionis et ses collègues ont poussé cette idée un peu plus loin. Ils ont introduit un signal de commande analogique dans la grille d’un transistor du commerce.

Lors des évaluations initiales, le modulateur à ondes millimétriques imprimé et le système à base d’antennes développés par cette équipe de chercheurs ont obtenu des résultats très prometteurs. Plus précisément, le système a atteint un débit binaire remarquable de deux gigabits par seconde de transmission rétrodiffusée à des fréquences d’ondes millimétriques de 24-28 GHz, avec une consommation d’énergie frontale de 0,17 pJ par bit.

À l’avenir, la rétrodiffusion à des fréquences d’ondes millimétriques pourrait élargir la compatibilité des appareils à la 5G. Il ne sera donc plus nécessaire d’incorporer des composants complexes ou coûteux. Cette étude récente confirme le potentiel des systèmes permettant la rétrodiffusion des ondes millimétriques.

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