Avec des smartphones collés à nos mains offrant un accès facile à une somme de connaissances et de chats vidéo, le monde dans son ensemble consomme des quantités phénoménales de données. Les chercheurs utilisent l’infrarouge, le spectre UHF et des émetteurs-récepteurs à ondes millmétriques pour trouver des moyens plus rapides et plus efficaces de transmettre cette information. Aujourd’hui, une équipe de l’Université Rice prend son inspiration des premières radios dans leur quête d’atteindre des débits de transfert de données sans fil de 1 térabit par seconde.
L’ingénieur électricien italien Guglielmo Marconi est souvent crédité d’avoir inventé la radio comme un système de communication à longue distance. Au tournant du 20e siècle, Guglielmo Marconi a démontré un système basé sur les impulsions qui a été en mesure de transmettre des signaux à basse fréquence sur de longues distances, ce qui fait démarrer la technologie de communication sans fil. Au cours des dernières décennies, les systèmes sans fil ont utilisé des ondes électromagnétiques modulés pour transporter des données, mais l’équipe de Rice a revisité la transmission par impulsions pour atteindre des vitesses de données sans fil approchant celle du système optique le plus rapide.
« Marconi a utilisé une antenne reliée à un grand condensateur», souligne Aydin Babakhani, co-investigateur principal du projet. « En le chargeant, il pourrait disposer de l’énergie nécessaire pour mettre en place jusqu’à ce que la différence de tension ionise l’écart d’air et déclenche toute la puissance à envoyer à l’antenne en une fois. Notre système à impulsions est inspiré de l’invention de Marconi, mais au lieu que l’énergie aille vers une grande antenne à travers un espace d’air, comme avec Marconi, la nôtre (énergie) va vers une antenne sur puce à travers un transistor bipolaire à haute vitesse « .
Les appareils stockent l’énergie magnétique sur la puce et la libèrent alors à travers un déclencheur numérique, ce qui se traduit par une impulsion à l’échelle des picosecondes (milliardièmes de seconde). Répéter ce processus permet un taux d’impulsions à haute fréquence jusqu’à 10 GHz, que l’équipe croit être la seule manière d’atteindre des vitesses de transmission de 1 térabit par seconde avec la technologie sans fil sans utiliser des lasers.
«Briser la barrière du térabit par seconde avec la radio permettra l’arrivée d’un ensemble d’applications sans fil et des paradigmes de communication entièrement nouveaux», souligne Edward Knightly, chercheur principal.
Les prochaines étapes pour l’équipe dans leur quête pour des vitesses de 1-Tbps sont de développer un émetteur plus grand constitué d’un réseau d’environ 10 000 antennes individuelles sur des puces, qui peuvent envoyer des impulsions à des fréquences comprises entre 100 GHz et jusqu’à quelques THz. Ces nombreuses antennes permettront que des signaux rayonnent jusqu’à 400 m, soient dirigés avec la précision d’un laser.
« La technologie de communications modulées et basées sur la fréquence a été parfaite pour les ondes radio de basse fréquence, ce sur quoi nous avons compté au cours du dernier demi-siècle, mais tout change à des fréquences plus élevées au-dessus de 100 GHz,» insiste Edward Knightly.
« Au lieu d’avoir des signaux qui rebondissent sur les murs et sont très dispersés dans l’environnement, nous passons à un régime où nous avons seulement efficacement une ligne de vue. L’avantage est que nous allons propulser toute la bande passante et toute l’information directement vers un dispositif avec la qualité d’un laser, et personne d’autre sera en mesure d’intercepter ce signal parce que tout récepteur qui est déconnecté tout simplement ne le détectera pas. Donc, nous concentrons l’information comme avec un laser, mais nous utilisons la radio. Le défi consiste à orienter ce faisceau au bon endroit au bon moment et de suivre les utilisateurs à mesure qu’ils se déplacent « .
http://news.rice.edu/2016/10/11/marconi-inspires-rice-university-design-for-1-terabit-wireless/
