Harish Krishnamoorthy, professeur adjoint de génie électrique et informatique à l'Université de Houston, élabore une feuille de route pour stimuler le développement des réseaux 5G.

Alimentation de suivi des enveloppes 5G

Il est vrai que la croissance des réseaux 5G signifiera une bande passante et une capacité de réseau accrues pour nos maisons et nos bureaux.

Il est également vrai que la technologie ouvre les vannes pour les futures technologies IIoT – des espaces de travail intelligents, des véhicules sans conducteur et de la télémédecine, aux caméras surveillant la qualité des produits dans les usines, aux analyses prédictives et aux transmissions d’informations en temps réel à partir de capteurs et de moniteurs intégrés dans les turbines des cargos. .

Dans le monde entier, les marchés des routeurs / passerelles 5G et LTE devraient atteindre environ 3,0 milliards de dollars d’ici 2024, contre environ 979,3 millions de dollars en 2019, selon le International Data Corporation (IDC).

Voici la chose: alors que la demande de connectivité – hyper-agilité, vitesse plus rapide, faible latence – n’est pas sur le point de ralentir, le rythme de déploiement des réseaux 5G continuera d’être progressif.

Harish Krishnamoorthy, professeur adjoint de génie électrique et informatique à l’Université de Houston, crée une feuille de route pour stimuler le développement des réseaux 5G.Université de Houston

Les industries ne peuvent pas encore exploiter pleinement les avantages promis par la 5G. C’est parce que nous devrons remplir le les lacunes de la technologie disponible (y compris les équipements de réseau d’accès radio sur site et les appareils compatibles 5G et l’intégration avec les réseaux et équipements existants) qui pourraient fonctionner aux hautes fréquences requises de la 5G, a expliqué Harish Krishnamoorthy, professeur adjoint de génie électrique et informatique à la Université de Houston.

L’adoption réussie des réseaux 5G nécessitera d’adapter le logiciel pour répondre aux demandes. «Mais d’abord, nous avons besoin d’un matériel suffisamment rapide et capable de prendre en charge la 5G», a déclaré Krishnamoorthy. C’est là que son travail à l’électronique de puissance, les microréseaux et les systèmes électriques sous-marins de l’université Centre (PEMSEC) entre en jeu.

Avec une équipe de chercheurs, Krishnamoorthy se développe une alimentation de suivi d’enveloppe 5G de puissance supérieure qui peut fonctionner avec une bande passante de 100 MHz ou plus. La bande passante de l’enveloppe actuelle dans les applications commerciales est d’environ 20 MHz pour une puissance de crête supérieure à 65 watts, il expliqué. La bande passante plus élevée permet aux systèmes 5G d’offrir une meilleure vitesse, résolution et clarté.

Le suivi d’enveloppe est une technique de modulation d’alimentation qui ajuste en continu la tension du convertisseur utilisée par l’amplificateur de puissance radiofréquence. Il est utilisé pour maintenir l’alimentation électrique à son efficacité maximale, a déclaré Krishnamoorthy.

Augmenter à la fois la fréquence et la puissance est techniquement difficile, en partie à cause de la chaleur excessive produite, a-t-il noté. Le suivi d’enveloppe ajuste la tension appliquée à la fréquence radio, réduisant la quantité de chaleur résiduelle produite par le système malgré la puissance de sortie plus élevée.

Schéma illustrant le gaspillage d'énergie dans un émetteur radio sans et avec l'utilisation de la technologie de suivi d'enveloppe.  Le suivi d'enveloppe est une technique de modulation d'alimentation qui ajuste en continu la tension du convertisseur utilisée par l'amplificateur de puissance radiofréquence.Schéma illustrant l’énergie gaspillée dans un émetteur radio sans et avec l’utilisation de la technologie de suivi d’enveloppe. Le suivi d’enveloppe est une technique de modulation d’alimentation qui ajuste en continu la tension du convertisseur utilisée par l’amplificateur de puissance radiofréquence.

«Ce que nous faisons, c’est aider [power systems] fonctionner dans un mode légèrement non linéaire, ce qui contribuera à améliorer l’efficacité d’au moins environ 50% à 60% », a estimé Krishnamoorthy.

En comparaison, les systèmes 4G fonctionnent généralement sur des fréquences établies à une puissance de crête plus faible et à une bande passante plus faible. Cent MHz est un point de départ pour la 5G, et Krishnamoorthy a déclaré qu’il était difficile d’atteindre ce point avec la technologie actuelle. L’objectif est de dépasser 100 MHz à une puissance de crête de près de 200 watts. «Nous devrons faire progresser l’électronique de puissance pour soutenir cela», a-t-il déclaré.

À cette fin, le ministère de la Défense a accordé au PEMSEC une subvention de 1,7 million de dollars pour concevoir et construire un système capable de prendre en charge l’infrastructure 5G. Le projet quinquennal est un partenariat entre PEMSEC et Nouvelles solutions de signal de bord, un concepteur et fabricant intégré d’unités radio pour les marchés de la défense et commercial.

Les travaux se dérouleront par étapes, «grâce à l’utilisation de meilleures technologies de dispositifs, à la mise en parallèle de convertisseurs de puissance et à une technique de correction d’erreur intelligente, sans laquelle nous ne serions pas en mesure d’atteindre les objectifs d’efficacité et de linéarité du projet», a expliqué Krishnamoorthy.

Pendant ce temps, attendez-vous à ce que les réseaux 4G coexistent avec les déploiements 5G à venir pendant de nombreuses années. Pour l’instant, le conseil de Krishnamoorthy aux entreprises est de réfléchir à la manière de réorganiser leur infrastructure informatique et d’envisager de déployer des services 5G là où ses applications fonctionnent mieux.

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