Le NIST trouve des performances sans fil cohérentes sur les bandes d’ondes millimétriques 5G

Le NIST trouve des performances sans fil cohérentes sur les bandes d'ondes millimétriques 5G

Les transmissions sans fil peuvent emprunter de nombreuses routes vers le récepteur prévu. Les lignes colorées sont des reconstructions de trajets mesurés de signaux à ondes millimétriques entre un émetteur (non visible) et un récepteur (moyen inférieur) dans une salle de contrôle industrielle du NIST. Chaque trajet est précisément caractérisé en termes de longueur et d’angle par rapport au récepteur. Ces voies sont toutes secondaires, c’est-à-dire des signaux réfléchis ou diffractés. Crédit : NIST

Réglant un différend clé dans le domaine des communications sans fil, des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont découvert que les performances de transmission sont cohérentes sur différentes bandes du spectre des ondes millimétriques (mmWave) ciblées pour la 5G à haut débit et riche en données. systèmes.

Les systèmes sans fil se déplacent vers le spectre mmWave à 10-100 gigahertz (GHz), au-dessus des fréquences cellulaires encombrées ainsi que des premiers systèmes 5G autour de 3 GHz. Les opérateurs de système ont tendance à préférer les bandes inférieures du nouveau spectre mmWave. L’une des raisons est qu’ils sont influencés par une formule selon laquelle plus de signaux sont perdus à des fréquences plus élevées en raison de longueurs d’onde plus petites, ce qui entraîne une zone d’antenne utile plus petite. Mais jusqu’à présent, les mesures de cet effet par de nombreuses organisations n’étaient pas d’accord sur la véracité de cela.

Les chercheurs du NIST ont développé une nouvelle méthode pour mesurer les effets de fréquence, en utilisant la bande 26,5-40 GHz comme exemple cible. Après une étude approfondie en laboratoire et dans deux environnements réels, les résultats du NIST ont confirmé que le trajet principal du signal – sur une “ligne de visée” claire entre l’émetteur et le récepteur – ne varie pas en fréquence, une thèse généralement acceptée pour les systèmes sans fil traditionnels mais jusqu’à présent non prouvé pour le spectre mmWave. Les résultats sont décrits dans un nouvel article publié dans le Journal ouvert IEEE des antennes et de la propagation.

L’équipe a également constaté que les pertes de signal dans les chemins secondaires – où les transmissions sont réfléchies, courbées ou diffusées dans des groupes de réflexions – peuvent varier quelque peu en fréquence, selon le type de chemin. Les chemins réfléchissants, qui sont les deuxièmes plus puissants et critiques pour le maintien de la connectivité, n’ont perdu qu’un peu de force de signal à des fréquences plus élevées. Les chemins courbés et diffus les plus faibles ont perdu un peu plus. Jusqu’à présent, les effets de la fréquence sur ce soi-disant trajets multiples étaient inconnus.

“Ce travail peut servir à démystifier de nombreuses idées fausses sur la propagation des fréquences plus élevées dans la 5G et la 6G”, a déclaré Camillo Gentile, ingénieur électricien du NIST. “En bref, alors que les performances seront pires à des fréquences plus élevées, la baisse des performances est progressive. Nous nous attendons donc à ce que le déploiement en 5G et éventuellement en 6G soit réussi.”

La méthode NIST met l’accent sur des procédures de mesure innovantes et un étalonnage amélioré de l’équipement pour s’assurer que seul le canal de transmission est mesuré. Les chercheurs ont utilisé le sondeur de canal SAMURAI (Synthetic Aperture Measurement UnceRtainty for Angle of Incidence) du NIST, qui prend en charge la conception et les tests reproductibles des appareils 5G mmWave avec une précision sans précédent sur une large gamme de fréquences de signal et de scénarios. Le système NIST est unique en ce que les faisceaux d’antenne peuvent être orientés dans n’importe quelle direction pour des estimations précises de l’angle d’arrivée.

Les principales innovations du NIST dans la nouvelle étude, comme discuté dans l’article, étaient des procédures d’étalonnage pour supprimer les effets de l’équipement de sondeur de canal des mesures, l’extension d’un algorithme existant pour déterminer à partir d’une seule mesure comment les trajets individuels varient en fonction de la fréquence, et des études dans un centre de contrôle industriel et une salle de conférence pour classer les types de trajets concernés et déterminer les éventuels effets fréquentiels.


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Plus d’information:
Damla Guven et al, Méthodologie de mesure de la dépendance en fréquence des canaux à trajets multiples sur le spectre des ondes millimétriques, Journal ouvert IEEE des antennes et de la propagation (2022). DOI : 10.1109/OJAP.2022.3168401

Fourni par l’Institut national des normes et de la technologie

Citation: Le NIST trouve des performances sans fil cohérentes sur les bandes d’ondes millimétriques 5G (10 mai 2022) récupéré le 10 mai 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-05-nist-wireless-5g-millimeter-wave-bands.html

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