Multifunction Transceiver Architecture and Technology for Future Wireless Systems

Depuis la toute première transmission sans fil, les ondes radiofréquences ont été progressivement mises en valeur et exploitées dans un nombre de plus en plus important d'applications. Parmi toutes ces applications, la détection et la télécommunication sont sans doute les plus indispensables de nos jours. Il existe un grand nombre d'utilisations des radiofréquences, incluant les transports intelligents pour lesquels les véhicules doivent être équipés à la fois de radars et de dispositifs de communication afin d'être capables de détecter l'environnement ainsi que de réaliser la communication avec d'autres unités embarquées. La technologie émergente 5G est un autre exemple pour lequel plusieurs capteurs et radios devraient être capables de coopérer de manière autonome ou semi-autonome. Les principes de fonctionnement des systèmes radars et radio sont toutefois différents. Ces différences fondamentales peuvent entraîner l'utilisation de différentes architectures de traitement du signal et d'émetteur-récepteur, ce qui peut poser des problèmes pour l'intégration de toutes les fonctions requises au sein d'une seule et même plate-forme. En dehors de cela, certaines applications requièrent plusieurs fonctions simultanément dans un même dispositif. Par exemple, les systèmes de détection d'angle d'arrivée 2D nécessitent d'estimer l'angle d'arrivée (AOA) du faisceau entrant dans les plans horizontal et vertical simultanément. La communication radio multi-bandes et multi-modes est un autre exemple pour lequel un système radio doit être capable de communiquer dans plusieurs bandes de fréquences et dans plusieurs modes, par exemple, un duplexage en fonction de la fréquence ou du temps. À première vue, on peut penser que l'assemblage de plusieurs dispositifs distincts n'est pas la meilleure solution en ce qui concerne le coût, la simplicité et la fonctionnalité. Par conséquent, une direction de recherche consiste à proposer une architecture d'émetteur-récepteur unifiée et compacte plutôt qu'une plate-forme assemblant de multiples dispositifs distincts. C'est cette problématique qui est spécifiquement abordée dans ce travail. Selon les fonctions à intégrer dans un seul et unique système multifonctionnel, la solution peut traiter plusieurs aspects simultanément. Par exemple, toute solution réalisant l'intégration de fonctions liées au radar et à la radio devrait traiter deux aspects principaux, à savoir : la forme d'onde opérationnelle et l'architecture frontale RF.