Les surfaces intelligentes reconfigurables ou RIS (pour Reconfigurable Intelligent Surfaces) présentent un indéniable potentiel pour assurer l’efficacité des communications 5G exploitant le domaine des ondes millimétriques (mmWave), ainsi que pour les futures applications 6G.

Dans ce domaine, Rohde & Schwarz, fournisseur d’instruments de test et mesure, et le français Greenerwave, spécialiste des technologies de contrôle des ondes électromagnétiques, viennent de réaliser une campagne de mesure afin de caractériser les propriétés de réflexion des ondes radio configurables d'un nouveau module RIS développé par Greenerwave et fonctionnant dans la bande de fréquences FR2 (entre 24,25 GHz et 52,6 GHz).

Cette campagne a été conduite avec un système de test d'antenne OTA (Over The Air) de Rohde & Schwarz. Il s'agit là, selon les deux sociétés, de l'une des premières véritables campagnes de mesures qui confirme qu'un module RIS utilisant des métamatériaux permet d’améliorer la couverture et l'efficacité des communications sans fil, en particulier dans le domaine des communications 5G dans la bande de fréquence FR2. Ces études d’avant-garde ouvriront la voie à d'autres développements dans le domaine de la 6G.

Pour rappel, les surfaces intelligentes reconfigurables (RIS) constituent une technologie clé pour les réseaux de communication 6G qui devront être plus efficaces que les actuels réseaux 4G LTE ou 5G NR. La technologie RIS met en œuvre des métamatériaux afin de contrôler l'environnement radio en agissant sur l'impédance à une échelle inférieure à la longueur d'onde. Ils ont ainsi contribué à réaliser des avancées significatives dans les domaines de l'imagerie, du radar et des communications sans fil.

Dans ce domaine, Greenerwave conçoit des métasurfaces composées d’éléments passifs de taille centimétrique appelés pixels (sans recours à un procédé d’amplification, d’où une très faible consommation), agissant comme un ensemble de micromiroirs, chacun d’entre eux pouvant modifier la direction de l’onde réfléchie. Les interactions entre pixels et ondes sont pilotées par des algorithmes issus du monde de la physique qui orientent les ondes après réflexion sur la surface.

Lors de la campagne de test des RIS de Greenerwave, Rohde & Schwarz a mis en œuvre un environnement capable de générer des signaux sous différents angles d'incidence et dans le même temps de mesurer simultanément les signaux sous plusieurs angles. Une enceinte de test de la gamme WPTC (Wireless Performance Test Chamber) de la société a été utilisée pour réaliser les mesures OTA appropriées, avec en sus la mise en place d’un support spécifique pour l'antenne d'alimentation “éclairant” le module RIS de Greenerwave.

Ce dernier couvre une bande passante allant de 25 à 30 GHz et présente une bande passante instantanée de 2 GHz. Il  dispose d'un système de contrôle de polarisation indépendant et d'un dispositif de balayage du faisceau de -60° à +60° pour une largeur de faisceau d’environ 3 degrés.

Les campagnes de mesure ont permis d’étudier les caractéristiques et la qualité de réflexion du module RIS dans la chambre d'essais, en ce qui concerne les signaux 5G modulés dans la gamme de fréquence des ondes millimétriques. Les mesures des caractéristiques de réflexion 3D ont quant à elles été effectuées avec l'analyseur de réseau vectoriel ZVA de Rohde & Schwarz alors que les mesures de la qualité de réflexion des signaux 5G ont été réalisées avec le générateur de signaux vectoriels de la famille SMW200A et l'analyseur de signaux et de spectre de la série FSW, tous deux de la même société. Le logiciel AMS32 a permis de son côté d’automatiser le processus de mesure et d'analyse des données.

Les résultats obtenus ont permis de vérifier que le module RIS de Greenerwave peut améliorer les capacités de communication sans fil, en particulier dans le cadre d’implémentations de technologies 5G dans la bande FR2, sans toutefois que des chiffres précis n’aient été divulgués.

« Nous pensons que notre technologie RIS va permettre de développer de nouveaux cas d'usage 5G en bande FR2, précisent Geoffroy Lerosey et Youssef Nasser, respectivement CEO et responsable de la Business Unit 5G/6G de Greenerwave. Notre collaboration avec Rohde & Schwarz constitue une étape importante car elle a permis de prouver, en utilisant des équipements de test OTA professionnels, que notre module RIS répond aux exigences de la 5G. Et dans un avenir proche, nous explorerons de nouvelles opportunités qui contribueront à façonner le développement des technologies relatives au standard 5G Advanced et au-delà. »

Dans la perspective de la 6G, notons que  Rohde & Schwarz et Greenerwave sont tous deux membres de l'alliance one6G et du groupe de travail de l'Etsi sur les technologies RIS (Etsi ISG RIS) et participent activement à l'élaboration de la future technologie RIS.