Ioan Burciu Ioan BURCIU 11/04/2012 Backhaul Les possibilités du 60GHz

2 Projet WIATIC (Electra2010) Projet WIATIC (Electra2010) Liaisons point à point Haut Débit Courte portée Courte portée Fréquence Porteuse 60GHz Architecture: Dimensionnement & Evaluation Performances Conception Electronique : IBM SiGe BiCMOS 130n Choix et Approches

Agenda Transmissions 60 GHz Implémentations: Architectures & Performances 60 GHz vs 40 GHz Perspectives

Fréquence (GHz) Atténuation (dBm/km) Fréquence (GHz) Atténuation (dBm/km) Pic d'absorption de l'oxygène Absorption due à la pluie 7 GHz de bande passante

5 Fuites vers le soustrat Capacités parasites Lignes de connexion NFNFP1dBP1dB Bruit de Phase

6 Capacité = BW * log 2 ( 1 + S/N ) S/N = P1dB + G antTX + Attenuation Canal + G antRX – NF – P Bruit/BW Bruit de Phase 60GHz

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8 [CMOS] T. Mitomo et al, A 60-GHz CMOS Receiver Front-End With Frequency Synthesizer, IEEE JOURNAL OF SOLID- STATE CIRCUITS, VOL. 43, NO. 4, APRIL Figure de Bruit9,39 Bruit de Phase-90 1MHz Gain élevé & NF ~ élevé Pertes de conversion élevées & NF élevé 60GHz Bruit de Phase élevé

9 Composants HyperfréquenceArchitecture Transitions -> Pertes -> NFOL-> DC-> Bruit de Phase VCO PA -> P1dBDimensionnement RX -> NF Antennes -> GainMIMO -> Diversité Spatiale Résonateurs -> Bruit de Phase VCO Traitement numérique -> P1dB; Egalisation...

10 Figure de Bruit7,31 Bruit de Phase-103,45 1MHz [IBM] S.K. Reynolds et al, A Silicon 60-GHz Receiver and Transmitter Chipset for Broadband Communications IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 41, NO. 12, DECEMBER ADC LNA x3 90° PLL 17,5GHz /2 -98 to MHz -100 to MHz

11 Figure de Bruit5,32 Bruit de Phase-103,45 1MHz LNA PLL20GHz ADC 90° PLL 1GHz CMOS RF FilterLNAMixerIFVGA Gain -0,913,78,221,6 Figure de bruit 0,97,8143,2 IBM RF FilterLNAMixerIFVGA Gain -0,920921,6 Figure de bruit 0,96,213,33,2 Wiatic RF FilterLNAMixerIFVGA Gain -0, ,3 Figure de bruit 0,94,243,2

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13 Tripleur & NF Mélangeur Passif

14 Antenne WIATIC: 15dBi (90°) SOTA: 30dBi (4°) PA P1dB WIATIC: 15 dBm SOTA: 30 dBm Antenne WIATIC: 15dBi (90°) SOTA: 30dBi (4°) Atténuation Canal PathLoss:68+20log(distance) Pique O2: 16dB/km Pluie: f(distance, débit)

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17 S/N = P1dB + G antTX + Attenuation Canal + G antRX – NF – P Bruit/BW PtP 40GHz PtMP 40GHz PtP 60GHz PtMP 60GHz Largeur de Bande3 GHz7 GHz O dB/km16 dB/km Débit de la Pluie25mm/h TH Antenne Gain/Ouverture30dBi/4°16dBi/90°30dBi/4°16dBi/90° NTE Antenne Gain/Ouverture30dBi/4° P1dB (dBm)30dBm NF4 dB8 dB

18 Capacité = BW * log 2 (1+S/N)

Multiplieurs de Fréquence 19 Qualité Eléments 60GHz PLL PLL 20GHz S x2x2 x3x3 40 GHz 60 GHz 6dBi 9dBi

20 BRUIT de PHASE

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22 Oxygène Electronique Pluie BandePassante 7 GHz Oxygène Electronique Pluie BandePassante

Q&A

VCO à base de MEMS ( P. Vincent et J. Verdier) Architecture de récepteurs radiofréquence dédiés au traitement bibande simultané ( C.Barbier et G. Villemaud) Transmissions radiofréquence 60 GHz ( T. Parra et E. Tournier) VCO 60 GHz ( M.Sanduleanu et B.Allard) Transmissions radiofréquence 40 GHz ( F. Magne)