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La Release 17 de cette norme va étendre la bande de fréquences exploitable au spectre sans licence (jusqu’à 71 GHz) qui se situe dans le domaine des ondes millimétriques (mmWave). Cette bande de fréquences est actuellement utilisée par les technologies de communication non cellulaires encadrées par des standards tels que l’IEEE 802.11ad et l’IEEE 802.11ay. Rohde & Schwarz et Sivers Semiconductors se sont associés afin de surmonter les nouveaux défis de test posés par cette extension en fréquence et d’évaluer les performances des circuits d’émission-réception radiofréquence de dernière génération. Leur collaboration a permis de valider une solution de test d’émetteurs-récepteurs RF exploités par la technologie 5G NR jusqu’à des fréquences de 71 GHz.

D’ici la mi-2022, la Release 17 de la norme 5G New Radio (5G NR) établie par le 3GPP étendra jusqu’à 71 GHz le spectre de fréquence pris en charge. Cette extension en fréquence nécessite une adaptation de la couche physique, notamment l’ajout de deux nouveaux espacements entre les sous-porteuses (480 kHz et 960 kHz). Elle exige également la prise en charge de largeurs de bande de signal (jusqu’à 2 GHz) plus importantes. Malgré les défis que cette nouvelle bande de fréquences représente pour les fabricants d’émetteurs-récepteurs RF destinés aux applications de communication cellulaire, ce sont aussi de nouvelles opportunités qui s’ouvrent à ceux qui étaient spécialisés dans la conception et la fabrication de circuits d’émission-réception conformes aux normes IEEE qui opèrent dans ces bandes de fréquence millimétrique (mmWave).

Rohde & Schwarz est l’un des principaux fournisseurs de solutions de test et de mesure pour l’industrie des communications sans fil et la caractérisation de composants RF. Sivers Semiconductors est quant à elle une entreprise technologique de premier plan et de renommée internationale qui fournit des puces et des modules intégrés. Les deux entreprises ont testé conjointement les performances de la dernière génération de circuits RF d’émission-réception qui supportaient jusqu’à présent les normes IEEE 802.11ad et 802.11ay en mettant en œuvre des signaux 5G NR à des fréquences atteignant 71 GHz.

Dans le cadre de ces essais conjoints, un kit d’évaluation de Sivers Semiconductors a été utilisé comme dispositif sous test (DUT). Il comprend un circuit intégré radiofréquence (RFIC) de la série TRXBF01 et le module d’antenne RF de la gamme BFM06010. Le circuit RFIC supporte les modulations spécifiées par les normes IEEE 802.11ad/ay jusqu’à 64QAM sur toute la gamme de fréquences allant de 57 à 71 GHz. La solution de test était composée du générateur de signaux vectoriels R&S SMW200A, qui, grâce à de nouvelles extensions en fréquence, couvre désormais des fréquences allant jusqu’à 67 GHz (72 GHz en dépassement de gamme), et de l’analyseur de signaux et de spectre R&S FSW85. Cet analyseur, qui est le seul du marché à offrir une bande d’analyse des signaux allant jusqu’à 8,3 GHz, prend en charge des fréquences RF allant jusqu’à 90 GHz. Les tests OTA (over-the-air) ont été réalisés avec l’enceinte R&S ATS1800C intégrant un réflecteur CATR (compact antenna test range). Cette enceinte d’essais est parfaitement adaptée au test d’appareils exploitant la technologie 5G NR mmWave.

Pour valider les performances en transmission du dispositif sous test, le générateur R&S SMW200A fournit un signal analogique différentiel en bande de base IQ au dispositif sous test, qui effectue la modulation IQ du signal et la conversion ascendante vers la fréquence RF souhaitée. Le signal généré, conforme à la Release 17 de la norme 5G NR du 3GPP, présente un espacement de 960 kHz entre les sous-porteuses et une largeur de bande de modulation de 2 GHz. Le dispositif sous test concentre son faisceau d’émission, qui est créé par 16 éléments d’antenne contrôlables individuellement, dans la direction de la ligne de visée vers le réflecteur CATR de l’enceinte d’essais R&S ATS1800C. Il concentre le signal sur l’antenne d’alimentation et le transmet à l’analyseur R&S FSW85 qui effectue ensuite une analyse de signal conformément à l’ensemble des spécifications des normes du 3GPP.

Pour tester les performances en réception du dispositif sous test, le générateur R&S SMW200A délivre le signal RF 5G NR à 64 GHz (FR2-2), tout en étant connecté à l’antenne d’alimentation de l’enceinte d’essais R&S ATS1800C. L’antenne d’alimentation dirige le signal vers le réflecteur CATR, qui crée des conditions de champ lointain au sein d’une zone de silence (QZ) de haute qualité de 30 cm de diamètre. Le positionneur intégré permet d’effectuer de répétables mesures RF du dispositif sous test à l’intérieur de la zone de silence. Le circuit RF de Sivers Semiconductors convertit le signal reçu en bande de base. Ce signal est capturé par un oscilloscope de la gamme R&S RTP afin d’être analysé séparément à l’aide du logiciel R&S VSE (vector signal explorer) ou avec l’analyseur de signal et de spectre de la gamme R&S FSW.

Erik Öjefors, directeur de la technologie de l’activité des communications sans fil chez Sivers Semiconductors, a déclaré : "Ce fut une appréciable occasion pour Sivers Semiconductors de prouver une nouvelle fois le leadership mondial de notre technologie mmWave. En collaboration avec Rohde & Schwarz, nous avons démontré que les hautes performances de nos circuits RF d’émission-réception de signaux opérant dans le domaine des ondes millimétriques ouvrent la voie aux futurs déploiements NR-U dans la bande 60 GHz spécifiée par la future Release 17 de la norme du 3GPP. Il est pour nous essentiel de pouvoir disposer rapidement de solutions de test et de mesure capables de répondre aux exigences des nouvelles normes et de celles à venir, telles que la 5G NR dans la bande 60 GHz. Cela répond à notre ambition de toujours rester à l’avant-garde des évolutions technologiques. "

Andreas Pauly, vice-président exécutif de l’activité Test et Mesure chez Rohde & Schwarz, a déclaré : "Nous avons franchi avec Sivers Semiconductors une étape importante pour l’industrie des communications sans fil. Grâce à nos solutions novatrices de test et de mesure, nous pouvons vérifier de nouvelles fonctionnalités de la norme 5G New Radio. Ce qui démontre notre engagement constant envers nos partenaires et nos clients. Nous leur permettons ainsi de développer des technologies d’avant garde qui permettront de déployer concrètement des cas d’utilisation avancés de la 5G à destination des consommateurs et des entreprises."

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