Retour à la modulation monoporteuse pour des communications beyond-5G au-delà de 90GHz – BRAVE

Le projet BRAVE propose l’étude de technologies de radio-communication innovantes offrant une utilisation efficace du spectre 90-200GHz. Il contribuera à l’émergence de systèmes de communication sans fil « beyond 5G » (B5G) de très haut débit et très forte capacité. La modulation mono-porteuse (« single-carrier » ou SC) appliquée aux signaux large-bande à ces fréquences, favorisera la migration des réseaux 5G vers des débits supérieurs au Tbit/s. Le projet vise l’obtention d’une meilleure efficacité spectrale sous des contraintes exigeantes de consommation d’énergie.
BRAVE définit six objectifs liés à la couche PHY: les partenaires mettront au point (1) des solutions de traitement hybride analogique+numérique qui (2) fonctionnent au-dessus de 90 GHz et reposent sur (3) d’une nouvelle forme d’onde efficace et ultra large-bande ; les propriétés particulières du canal de propagation et (4) les déficiences de la chaîne RF sont modélisés et pris en compte dans l’élaboration de la forme d’onde ; (5) l’intégration dans un simulateur niveaux lien et système permettra l’évaluation des technologies BRAVE au sein de scénarios réalistes ; (6) le projet identifiera les contraintes, besoins et opportunités liés à la régulation du spectre.
La limite haute de 200 GHz a été décidée d’après les limitations connues de l’implémentation CMOS (critère de faisabilité) et des sondeurs de canal (pour garantir l’existence de données dans la littérature).

L’intérêt de la solution BRAVE repose sur les éléments suivants : tout d’abord, les communications térabit nécessitent des technologies B5G compatibles avec des bandes ultra-larges ; par ailleurs, le canal quasi-plat qui devrait résulter du faible nombre de trajets de propagation forts et de la directivité des antennes favorise l’emploi d’une forme d’onde SC à faible PAPR et forte efficacité spectrale.
BRAVE est en ligne avec le Défi 7, orientations 26 et 27, ainsi qu’avec l’Axe 7.
Le consortium est composé de partenaires aux compétences complémentaires qui couvrent les besoins nécessaires à la réalisation des objectifs ambitieux du projet : régulation, traitement du signal, implémentation hard, évaluation soft. Les recoupements entre ces compétences et l’expérience des partenaires en matière de collaboration promettent un travail de recherche constructif.

Plusieurs cas d’usage ont été identifiés, pour lesquels des systèmes térabit opérant au-dessus de 90 GHz présentent un intérêt : application de type kiosque ; ferme de serveurs ; hot-spots fournissant du très haut débit à des applications telles que la réalité virtuelle ou augmentée ; backhaul maillé de forte capacité pour des réseaux d’accès dense et villes connectées. Ces cas d’usage seront analysés en détail au tout début du projet. Les plus pertinents en matière de besoin et de valeur serviront à la définition des spécifications et scénarios d’évaluation BRAVE.

Le travail est découpé en quatre lots complémentaires. WP0 rassemble les activités liées au management et la diffusion scientifique (publications, évènements et communication web). Les cas d’usage, les scénarios techniques, les perspectives de marché et la régulation du spectre sont étudiés dans le WP1. Les principaux blocs technologiques sont élaborés par le WP2 : modélisation du canal de propagation (méthodes déterministes et hybrides) et des déficiences de la chaîne RF ; élaboration de la forme d’onde SC large-bande et des fonctions d’égalisation et synchronisation. Ces différents blocs sont intégrés dans le simulateur WP3, afin d’évaluer les performances couche PHY (débit, taux d’erreur, capacité, énergie) et l’intérêt techno-économique sur les scénarios sélectionnés en WP1. Une démonstration hardware n’est pas envisagée pour différentes raisons (recherche amont, fort coût d’implémentation actuels) ; des simulations reposant sur des modèles réalistes de la couche PHY et des hypothèses simples au niveau réseau offriront les résultats d’évaluation requis.