Le procédé de modulation multiporteuse OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) a largement fait ses preuves sur le terrain. Réputé notamment pour son efficacité spectrale, pour sa résistance au bruit impulsionnel et aux interférences bande étroite, ainsi que pour sa robustesse dans des environnements radio caractérisés par des propagations à multiples trajets, l’OFDM a été mis en œuvre par les normes de diffusion TV numérique terrestre DVB-T et DVB-T2, les standards Wi-Fi IEEE 802.11 a/g/n/ac, ainsi que par les normes de radiocommunication mobile LTE et LTE-Advanced. La modulation multiporteuse a toutefois un inconvénient majeur lié à sa nature même : son PAPR (Peak to Average Power Ratio) ou facteur de crête élevé. Ce rapport entre l’amplitude du pic du signal émis et la valeur efficace du signal, qui atteint 18 dB dans le cas de 64 porteuses modulées QPSK, implique de dimensionner en conséquence l’amplificateur de puissance et le convertisseur N/A. Avec les implications qui en découlent au niveau de la consommation électrique ! Un handicap majeur qui, jusqu’ici, a empêché l’OFDM de s’aventurer sur le marché des réseaux radio LPWAN (Low Power Wide Area Networks) fort prisés par l’Internet des objets (IoT). Un marché où des technologies comme Sigfox ou LoRa/Semtech, limitées à quelques dizaines de kbit/s, ont actuellement le vent en poupe.

 

 

Cet état de fait ne devrait pourtant pas perdurer si l’on en croit la start-up GreenWaves Technologies qui a vu le jour en novembre 2014. La toute jeune société grenobloise affirme avoir développé une technique de réduction de PAPR qui rend l’OFDM parfaitement adapté aux contraintes des réseaux LPWAN… avec un avantage supplémentaire par rapport à la concurrence : le débit. « L’innovation que nous exploitons change complètement la donne en matière de consommation électrique des modems OFDM, puisque nous pensons pouvoir aboutir à une réduction de la consommation d’un facteur 9 à 10, détaille Loïc Lietar, le président de GreenWaves qui dirigeait jusqu’en 2014 les activités New Ventures de STMicroelectronics. Spécialiste bien connu de la technologie ADSL, Denis Mestdagh, qui est l’un des quatre cofondateurs de la société avec Corine Lamagdeleine, Joël Cambonie et moi-même, a élaboré un procédé de réduction de PAPR breveté qui s’avère au moins trois fois supérieur aux meilleures techniques connues à ce jour, avec une feuille de route jusqu’à six fois. Par ailleurs, sa complexité d’implémentation est marginale par rapport à un modem OFDM conventionnel, ce qui rend ce procédé particulièrement adapté à l’IoT ». Selon GreenWaves, si la réduction de PAPR fait phosphorer les chercheurs depuis un bon moment, toutes les autres techniques connues sont aujourd’hui complexes voire très complexes à mettre en œuvre.

 

Pour l’heure, la start-up, actuellement en phase d’amorçage, met la dernière main à un démonstrateur de sa technologie qui pourrait être prêt dans les semaines qui viennent. Une fois le concept validé, GreenWaves qui se veut une société de semi-conducteurs fabless, s’attaquera à la réalisation d’un premier circuit intégré qui pourrait être lancé en production dans le courant du dernier trimestre 2016. Un circuit qui intéressera donc aussi bien les fournisseurs de passerelles et de stations de base radio que les fabricants de capteurs et d’objets connectés, en complément des solutions LPWAN actuelles. « Nous pensons que le marché aura un réel appétit pour des solutions LPWAN aptes à offrir des débits de l’ordre du mégabit par seconde, dès lors que la consommation et le coût seront adéquats, ajoute Loïc Lietar. C’est ce à quoi GreenWaves s’est attelé. »

 

De fait, si la jeune société considère que les technologies LPWAN actuelles représentent une discontinuité notable en raison de leur capacité unique à s’adapter à un nombre d’objets connectés de plus en plus élevé, elle pointe du doigt le fait qu’elles soient limitées à de très faibles débits, une caractéristique qui permet de produire uniquement des données monodimensionnelles (présence, humidité, pression, etc.). « En gros, pour chaque capteur, on a une application, insiste le président de GreenWaves. Par contre, un lien radio supportant un débit de 1 Mbit/s permet de connecter des capteurs “riches” aptes à enregistrer des signaux tels que des images de moyenne résolution, du son, des mouvements, des vibrations, ou à effectuer du monitoring de signes vitaux. Avec des remontées de paquets de données vers le réseau à intervalles réguliers, des analyses d’une toute autre dimension seront possibles. Des applications, non imaginées initialement, pourront être développées après que les capteurs auront été déployés pour une première application. »

 

 

GreenWaves cite notamment l’exemple de capteurs matriciels infrarouges déployés initialement pour dénombrer les personnes situées dans une même pièce. Une application développée ultérieurement pourra vérifier si les fenêtres sont ouvertes ou fermées, puis une autre estimera la quantité de chaleur que chaque personne présente dégage. Enfin, une autre encore, par apprentissage, construira un modèle thermique de chaque pièce. De quoi pouvoir ajuster le système de climatisation pour éviter les excursions de température des pièces des bâtiments “intelligents”… « A la différence des réseaux LPWAN actuels qui reposent sur une approche que l’on peut qualifier de verticale, ce découplage entre l’infrastructure proprement dite et les développements que l’on peut ensuite réaliser sur cette même infrastructure va permettre la mise en place d’un modèle que nous qualifions d’horizontal, conclut Loïc Lietar. Historiquement, à chaque fois que ce modèle se vérifie, la dynamique d’innovation explose ! »