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

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

2 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

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

4 4 2040 6080 100 16 12 8 4 1101001000 1 10 100 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 5 Fuites vers le soustrat Capacités parasites Lignes de connexion NFNFP1dBP1dB Bruit de Phase

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

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

8 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 2008. Figure de Bruit9,39 Bruit de Phase-90 dBi/Hz @ 1MHz Gain élevé & NF ~ élevé Pertes de conversion élevées & NF élevé VCO @ 60GHz Bruit de Phase élevé

9 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 10 Figure de Bruit7,31 Bruit de Phase-103,45 dBi/Hz @ 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 2006. ADC LNA x3 90° PLL 17,5GHz /2 -98 to -102 dBc/Hz @ 1MHz -100 to -106 dBc/Hz @ 1MHz

11 11 Figure de Bruit5,32 Bruit de Phase-103,45 dBi/Hz @ 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 -0,915-421,3 Figure de bruit 0,94,243,2

12 12

13 13 Tripleur & NF Mélangeur Passif

14 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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16 Agenda Transmissions Radiofréquence @ 60 GHz Implémentations: Architectures & Performances 60 GHz vs 40 GHz Perspectives

17 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 Atténuation @ O 2 0.5 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 18 Capacité = BW * log 2 (1+S/N)

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

20 20 BRUIT de PHASE

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

22 22 Oxygène Electronique Pluie BandePassante 7 GHz Oxygène Electronique Pluie BandePassante

23 Q&A

24 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) 2005 2006 2010 2012 2004 Transmissions radiofréquence 40 GHz ( F. Magne)