Le fabricant d’instruments de mesure Rohde & Schwarz, en collaboration avec l'université de Tsinghua (située à Pékin) et Actenna Technology, société chinoise fondée en 2018 et spécialiste des antennes réseau à commande de phase pour la 5G (*), a récemment mené à bien un projet d'évaluation et d'essais afin d'étudier les performances des surfaces intelligentes reconfigurables.

Pour rappel, les systèmes RIS (Reconfigurable Intelligent Surfaces) exploitent des surfaces radio constituées de milliers de petites antennes ou d’éléments optiques miniaturisés pour façonner et contrôler dynamiquement des signaux radio pour des objectifs précis de localisation ou de détection. L’idée sous-jacente est de transformer un environnement sans fil en un “service” et ouvrir la voie à une multitude de nouveaux cas d'usage en améliorant certains indicateurs clés de performance tels que la couverture.

A cet égard, l’organisme de normalisation européen Etsi a mis tout récemment en place un groupe de travail, auquel participe entre autres Rohde & Schwarz, chargé d’élaborer des spécifications applicables aux surfaces intelligentes reconfigurables (voir notre article), qui pourraient devenir des composantes essentielles des futurs réseaux de communication sans fil, y compris la 6G. Ces surfaces intelligentes reconfigurables peuvent notamment être programmées afin de moduler la phase des ondes électromagnétiques et assurer la réflexion des signaux dans les angles morts. Ce qui permet d'améliorer la couverture et l'expérience des utilisateurs, suscitant de fait un grand intérêt dans les domaines de recherche autour de la 6G.

L'essai technique qui a été réalisé par les trois acteurs précités s'est intéressé à l'évaluation des effets et des performances de déploiement des RIS dans les bandes de fréquence inférieures à 6 GHz et les bandes millimétriques selon différents scénarios de transmission en environnements intérieur et extérieur. Les tests ont modélisé diverses conditions de déploiement avec et sans RIS, ainsi qu'avec différents angles d'incidence et de réflexion, différentes distances de déploiement, etc. Plusieurs paramètres d'indice de performance ont été relevés tels que le RSRP (Reference Signal Received Power), le débit de transmission, etc.

Concrètement, le comportement des surfaces intelligentes reconfigurables RIS a été évalué par le truchement des produits d'Actenna Technology, qui a fourni un réseau RIS de 860  x 860 mm pour des fréquences inférieures à 6 GHz, composé d’une matrice de 20 x 20 éléments antennaires, et un réseau RIS de 180  x 180 mm pour ondes millimétriques, composé de 32 x 32 éléments antennaires (sans que la nature des éléments ne soit dévoilé).

Côté instruments, le générateur de signaux vectoriels SMW200A de Rohde & Schwarz assurait la transmission de signaux de test de référence au standard 5G dans différentes bandes de fréquence, alors que le scanner TSME6 de la société réalisait notamment la mesure du RSRP. Les testeurs ont vérifié dans différentes conditions d'essai que les indicateurs de performance de la surface RIS répondaient bien aux exigences de conception, en particulier celles requises en extérieur avec des fréquences inférieures à 6 GHz ou millimétriques.

Les mesures du scanner ont permis dans ce cadre de vérifier aussi que les RIS pouvaient résoudre des problèmes concernant la couverture des angles morts dans un véritable environnement réseau.

Au-delà, les performances des deux surfaces reconfigurables d'Actenna Technlogy ont été évaluées au sein d'une enceinte d'essais dans laquelle le générateur de signaux vectoriels SMW200A de Rohde & Schwarz a été utilisé comme source de signaux, alors que l'analyseur de signaux et de spectre FSW43 de la société a permis de déterminer la cartographie directionnelle de l'antenne et l'ACLR (Adjacent Channel Leakage Ratio).

In fine les participants à cette campagne d'essais estiment avoir réussi à collecter suffisamment de résultats concrets qui plaident en faveur de la poursuite du développement de la technologie des surfaces intelligentes reconfigurables et qui vont alimenter les discussions normatives en cours.

(*) Dans le domaine des télécommunications, une antenne réseau à commande de phase (phased array antenna) est un groupe d'antennes élémentaires alimentées avec des signaux dont la phase est ajustée de façon à obtenir un diagramme de rayonnement souhaité.