Applications à 60 GHz

Le domaine des 60 GHz ore une vaste bande de fréquence déréglementée et libre de droit :

 de 59 à 66 GHz en Europe et au Japon  de 57 à 64 GHz aux US

Avec 7 GHz de bande disponible dont 5 GHz utilisables dans le monde entier, de nom- breuses applications haut débit sont envisageables. Les recherches concernant la trans- mission radio à 60 GHz ont été initié depuis de longues années pour des applications militaires ou spatiales, notamment les liens très haut débit entre satellites. Jusqu'à ré- cemment, le coût prohibitif des équipements rendait cette bande de fréquence inaccessible pour les applications civiles. Depuis quelques années, les progrès réalisés dans les technolo- gies semiconducteurs permettent d'envisager la réalisation de transmetteurs complètement intégrés à un coût compatible avec besoins du marché grand public [28, 29].

1.2.4.1. Applications

Réseaux sans l personnels La bande 60 GHz convient particulièrement aux applica- tions de réseaux personnels à très haut début. Une liaison radio 60 GHz peut être utilisée pour remplacer divers câblages universellement utilisés aujourd'hui. Il s'agit par exemple des normes laires telles que Gigabit Ethernet, USB 2.0 ou IEEE 1394 dont les débits,

1. Antennes isotropes pour les télécommunications

compris entre 480 Mb/s et 1 Gb/s, n'étaient alors pas à la porté des bandes libres infé- rieures à 10GHz . Les réseaux personnels haut débit permettront d'interconnecter entre eux diérents équipements électroniques tels que ordinateurs portables, caméras numé- riques, PDA, écrans, vidéoprojecteurs, etc.

La première application grand public 60 GHz à voir le jour pourrait être la connexion sans l d'équipement TV-HD. Tout comme la prise péritel, actuellement utilisée pour connecter les équipements vidéo analogiques, le standard HDMI (Hight-Dénition Multimedia In- terface) est utilisé pour l'interconnection des équipements TV-HD. La spécication d'une norme HDMI sans l utilisant la bande de fréquence des 60 GHz est à l'étude actuelle- ment, elle permettrait d'atteindre un débit de 5 GB/s sur une liaison point à point de quelques mètres et pourrait ainsi remplacer le câble. Sa commercialisation serait prévue pour 2008.

Liaison point à point entre batiments La bande 60 GHz est également utilisée pour les liaisons radio point à point haut débit an d'interconnecter les réseaux de données de diérents bâtiments entre eux. Bien que la technologie soit d'ores et déjà disponible à l'heure actuelle, les équipements restent très onéreux. La baisse du prix des transmetteurs permettra une utilisation de ces solutions à plus grande échelle.

1.2.4.2. Propagation

Les propriétés électromagnétiques des matériaux s'avèrent très diérentes à 60 GHz par rapport aux fréquences inférieures à la dizaine de Ghz. Il n'est donc pas possible de trans- poser directement les systèmes de communication existants aux fréquences plus basses vers la bande 60 GHz.

 En extérieur, l'absorption par l'oxygène (10-15 dB/km) ne permet pas l'établissement de communications à longue distance. Comme nous l'avons vu ci-dessus, les communi- cations point à point sur quelques centaines de mètres sont cependant prometteuses. Un inconvénient lors de l'utilisation en extérieur, est la très forte atténuation provo- quer par la pluie qui rend ce type de liaison indisponible en fonction des conditions météorologiques.

 En intérieur, l'atténuation des murs, plafonds et fenêtres ne permet pas la transmission entre deux pièces. L'isolation des pièces permet en revanche une meilleure réutilisation spectrale et garantie la condentialité des transmissions. Les coecients de réexion des matériaux typiquement utilisés pour la construction d'un bâtiment, sont de l'ordre de -3.5 à -10 dB [30]. De sorte que, lorsqu'il existe, le trajet direct est prépondérant devant les trajets indirects. D'autre par il semble que l'utilisation de la polarisation circulaire permette de diminuer ecacement les trajets secondaires ayant subit une réexion. En eet, celle-ci subit une inversion de sens au cours de la réexion. La réception d'un sens de polarisation unique permet donc de ltrer les trajets indirects par rapport au trajet direct. Ce phénomène est mis en évidence dans [31, 32]. Dans notre contexte, l'eet de la polarisation sur la transmission sera étudié à la section 1.3.4 de ce chapitre. L'annexe A est également consacré aux concepts de base de la polarisation d'une onde plane. De nombreux objets communicants de toute taille, pour tout type d'utilisation seront vraisemblablement amenés à se connecter sur des réseaux personnels haut débit à 60 GHz. Les problèmes de transmission entre dispositifs dus à leur orientation devront être

1.3. Les caractéristiques de rayonnement recherchées résolus. L'utilisation d'antennes à rayonnement isotrope, capables de transmettre en visée directe vers le dispositif interlocuteur quelque soit leur orientation, est donc susceptible de fournir une solution à ce problème.

Dans un contexte de transmission très haut débit à 60 GHz, un aspect limite néanmoins les possibilités d'utilisation de telles antennes. La présence de trajets multiples dus aux réexions et diractions sur les murs et objets aectent fortement la transmission.[31, 32] Les trajets indirects dont les temps de parcours sont diérents, provoquent un étalement temporel du signal reçu. Etant donné la longueur d'onde de l'ordre du millimètre comparée aux dimensions typique d'une pièce de l'ordre de quelques mètres, ceci génère des inter- férences inter symboles qui limite le débit. D'une manière générale, plus le trajet direct est prépondérant devant les trajets secondaires, plus l'étalement est faible. Une solution consiste alors à utiliser des antennes très directives qui pointent dans la ligne de visée di- recte, ltrant ainsi les trajets secondaires. A 60 GHz, la réalisation de réseaux d'antennes directifs à dépointage commandés électroniquement est parfaitement envisageable avec de petites dimensions compatibles avec les objets communicants visés.