Radio UWB pour les réseaux corporels – RUBY

Les réseaux portés-sur-soi ou BAN (Body Area Networks) sont aujourd’hui en passent de devenir une nouvelle manière de “vivre” les communications radio pour les usagers. Ces réseaux sont ainsi à même d’être composés de capteurs et actionneurs ou des éléments multimédia, aptes à accompagner l’utilisateur dans sa vie de tous les jours, tant pour sa santé que pour son confort. Cela leur confère la particularité de disposer de liens radio à débits très divers. Plusieurs exemples d’applications BAN existent déjà mais sont basés sur des technologies propriétaires. Considérant le très large spectre des applications BAN et le potentiel économique de la proposition de services sur de tels réseaux, les BANs sont devenus un sujet de vif interêt.
Le succès de leur développement passe cependant par la définition d’une norme, capable de canaliser l’effort de conception de ces réseaux vers des équipements interopérables. Les industriels ont parfaitement intégré l’avantage de disposer d’une norme et ont, au sein de l’IEEE, fondé le groupe de travail TG 802.15.6 dédié à la définition d’une telle norme PHY/MAC pour les BAN.
Cette entreprise est complexe du fait des critères nécessaires, en termes de variabilité de débits disponibles, de complexité intrinsèque et de consommation des équipements, ainsi que des QoS des liens, qui peuvent avoir des contraintes plus ou moins sévères (latence, fiabilité notamment). Au sein du groupe de travail de normalisation, un consensus se fait autour de la nécessité de recourir à une technologie radio innovante, à même de couvrir les besoins variés des applications. La radio impulsionnelle UWB fait partie des couches physiques retenues, notamment pour les justifications suivantes :
- Grande largeur de spectre disponible à l’échelle du globe
- Capacité à fournir aisément des débits variables, sans modification de la puissance consommée
- Implémentation sur des architectures potentiellement très basse puissance
- Puissance émise de l’ordre de 2 décades sous la Dose d’Absorption Spécifique maximale
Cependant, conséquence de sa jeunesse, la radio UWB souffre d’un manque de circuits respectant les points sus-mentionnés. Le projet RUBY souhaite s’attaquer à ce point en particulier et a donc pour objectif d’implémenter un module radio UWB impulsionnelle, dédié à des applications BAN et en ligne avec les options majeures du groupe de travail en normalisation, à laquelle certains membres du consortium ont participé (en lien avec le projet ANR BANET).
Dans le but de faire progresser le degré de maturité des solutions UWB, le démonstrateur que nous voulons concevoir sera basé sur les points suivants :
- Une architecture très innovante, qui mixe les principes de réception cohérents et non cohérents. Ce choix est motivé par la large gamme de débits et d’applications visés. Il produira une tête radio à la fois performante, tout en restant peu complexe et faiblement consommante
- Un transceiver intégré (monochip) opérant sur la bande basse, afin de démontrer la faisabilité d'une telle intégration
- Un transceiver conçu pour opérer dans la bande Européenne [6-8,5] GHz, réalisé sous forme d'un chipset autorisant le recours à la technologie CMOS065 pour les blocs les plus critiques. Ceci afin de démontrer la faisabilité de la monté en bande, ce que la reglementation européenne rend inévitable.
- Un principe de conversion analogique numérique très optimisé
- Des antennes UWB miniatures, conçues pour optimiser leur efficacité même sous une utilisation très proche du corps humain

L’objectif final du projet est de fournir un prototype qui intègre toutes ces contributions et de démontrer une transmission radio d’un film HD entre un lecteur à la ceinture et des lunettes vidéo. En choisissant délibérément l’application BAN la plus contraignante, cette démonstration validera les choix scientifiques du consortium.