LE-UWBMC Technologie

Technologie sans fil haute performance pour les systèmes intelligents en temps réel.

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Qu'est-ce que LE-UWB™ ?

LE-UWB™ (Low Energy Ultra-Wideband) est l'architecture sans fil de SPARK Microsystems pour la communication de données déterministe en temps réel à très faible consommation d'énergie. Basée sur les principes de la radio impulsionnelle UWB, elle est conçue pour offrir une latence prévisible, un débit élevé et une connectivité robuste à courte portée, le tout avec une consommation d'énergie strictement maîtrisée.

Alors que les implémentations UWB classiques sont généralement optimisées pour la télémétrie et le positionnement, la technologie LE-UWB™ est conçue comme une liaison de données haute performance. Elle offre aux systèmes critiques en temps réel une connexion sans fil avec la précision temporelle, la réactivité et l'efficacité énergétique nécessaires pour détecter, coordonner et agir en périphérie du réseau.
Aussi bas que
1 nJ
par bit
Jusqu'à
40,96
Mbps
Environ
25 μs
Temps de communication pour 1 kbit
LE-UWB™ combine une latence minimale déterministe, une consommation d'énergie ultra-faible et un débit de données élevé au sein d'une architecture sans fil à courte portée unique. Les concepteurs de systèmes peuvent ainsi répondre à des exigences strictes en matière de synchronisation et de consommation d'énergie sans que la liaison sans fil ne devienne un facteur limitant pour le format, la conception thermique, l'autonomie de la batterie ou la densité de déploiement.

Comment fonctionne LE-UWB™

Bande étroite
Bluetooth · Wi-Fi · Zigbee :
Modulation de porteuse
TechOverview-NarrowBand
Verrou de porte-bagages
Transfert de données
LE-UWB
Radio Impulse :
Transmission immédiate
Tech-Overview-LEUWB
Immédiat. Aucune initialisation.
« La technologie LE-UWB transmet les données sous forme d'impulsions ultracourtes discrètes, d'une durée de 5 nanosecondes ou moins chacune, au lieu de moduler une fréquence porteuse. Il n'y a donc pas de porteuse à synchroniser, pas de délai d'initialisation et aucune exigence de suivi de phase. »
Radio à impulsions vs. radio à bande étroite

La plupart des technologies sans fil courantes, telles que Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee et les réseaux cellulaires, utilisent des architectures à bande étroite. Elles transmettent des données en modulant une fréquence porteuse : un signal de référence continu que l’émetteur et le récepteur doivent établir et maintenir pour que la communication puisse avoir lieu.

Cette architecture introduit des contraintes inhérentes, notamment le temps d'acquisition de la porteuse, les limitations du débit de modulation et le suivi de phase continu, qui peuvent rendre le récepteur plus sensible aux interférences, aux réflexions et aux mouvements.

La technologie LE-UWB™ adopte une approche fondamentalement différente : la radio impulsionnelle. Au lieu de moduler une porteuse continue, elle transmet des données à l’aide d’impulsions discrètes ultracourtes, d’une durée inférieure ou égale à 5 nanosecondes. Sans porteuse à acquérir, il n’y a ni délai d’initialisation du verrouillage de porteuse ni nécessité de suivi de phase continu, ce qui permet une communication instantanée.

La radio à impulsions n'est pas un concept nouveau. Les premiers systèmes radio utilisaient des émetteurs à éclateur pour générer de brèves impulsions électromagnétiques. La technologie LE-UWB™ applique ce même principe fondamental grâce à une ingénierie de précision moderne et à l'optimisation de puissance exclusive de SPARK.

Comment fonctionne LE-UWB™
Spectre UWB

Ultra-large bande par conception

La technologie UWB fonctionne sur une large portion du spectre, généralement de 3,1 à 10,6 GHz*, avec des largeurs de bande de canal de 500 MHz ou plus. En répartissant une puissance spectrale de sortie très faible sur une large bande de fréquences, l'UWB peut coexister avec d'autres normes sans fil opérant dans le même environnement physique. Pour les autres systèmes radio, le signal UWB peut apparaître comme un bruit de fond.

Associée à la transmission par radio impulsionnelle, cette large bande passante et l'accès à de multiples canaux contribuent à la faible latence, aux débits de données élevés et à la grande robustesse de l'UWB face aux effets de trajets multiples.

*La disponibilité sur la bande de fréquences 3,1–10,6 GHz est soumise aux réglementations UWB régionales applicables.

Radio à impulsions vs. radio à bande étroite
LE-UWB™ transmet les données sous forme d'impulsions discrètes ultracourtes, d'une durée inférieure ou égale à 5 nanosecondes, au lieu de moduler une fréquence porteuse. L'absence de porteuse à synchroniser élimine les délais d'initialisation et les contraintes de suivi de phase.
Performance

La différence SPARK

La technologie LE-UWB™ tire ses performances de son architecture radio à impulsions sous-jacente : impulsions ultracourtes, large bande passante, très faible puissance spectrale de sortie et optimisation de puissance exclusive à SPARK. L’ensemble de ces caractéristiques permet d’offrir une faible latence, des débits de données élevés, une robustesse face aux trajets multiples et une consommation d’énergie ultra-faible pour les communications sans fil à courte portée.

Latence ultra-faible

La transmission par impulsions radio élimine la nécessité d'établir et de maintenir en permanence une porteuse modulée avant le transfert de données. Grâce à des impulsions d'une durée inférieure ou égale à 5 nanosecondes, la technologie LE-UWB™ permet une initialisation rapide et un transfert de données avec une latence de transmission extrêmement faible.
25 µs
temps d'antenne pour 1 kbit

Débit de données élevé

Grâce à ses impulsions ultracourtes, sa large bande passante et son accès à de multiples canaux, la technologie LE-UWB™ offre une capacité considérable pour le transfert de données à courte portée. Cette architecture permet des débits de données supérieurs aux technologies PAN classiques telles que Bluetooth, BLE et Zigbee.
40,96 MHz
Taux de symboles

Connectivité robuste

LE-UWB™ détecte la présence ou l'absence d'énergie RF dans un intervalle de temps défini, sans se baser sur la phase porteuse pour décoder le signal. Les réflexions peuvent augmenter l'énergie reçue, tandis que les déphasages dus aux trajets multiples n'affectent pas fondamentalement le décodage des données.
Très résistant
à évanouissement multi-trajets

Ultra-faible puissance

La technologie LE-UWB™ émet par brèves impulsions à très faible puissance spectrale. L'architecture radio à impulsions exclusive de SPARK réduit encore la consommation d'énergie, ce qui permet une autonomie de batterie nettement supérieure et prend en charge les applications de récupération d'énergie dans les appareils à faible consommation.
1 mW
@1 Mbps
Robustesse

Robustesse et coexistence des trajets multiples

Les signaux sans fil empruntent rarement un seul trajet. Les réflexions sur les murs, les sols, les objets et les surfaces en mouvement créent de multiples trajets de propagation qui atteignent le récepteur avec des délais et des déphasages différents. Dans les systèmes à bande étroite, ces variations de phase peuvent perturber la récupération du signal et rendre la qualité de la liaison plus sensible aux mouvements et à l'environnement.

La technologie LE-UWB™ est conçue différemment. Son récepteur détecte l'énergie RF dans des fenêtres temporelles définies, sans dépendre de la phase porteuse pour la récupération des données. Ainsi, les trajets réfléchis peuvent fournir de l'énergie utile au lieu de produire l'affaiblissement caractéristique d'une réception dépendante de la phase. Il en résulte une grande robustesse face aux trajets multiples dans les environnements dynamiques et réfléchissants.
Comparaison des formes d'onde
Tech-Overview-Comparison
Radio à bande étroite traditionnelle
SPARK LE-UWB
Cette même architecture à large bande favorise également la coexistence naturelle avec d'autres technologies sans fil. En répartissant une puissance spectrale de sortie très faible sur une large gamme de fréquences, la technologie LE-UWB™ peut fonctionner conjointement avec le Bluetooth, le Wi-Fi, les réseaux cellulaires et autres radios avec un minimum d'interférences mutuelles. Pour les récepteurs conventionnels, le signal UWB apparaît principalement comme un bruit de fond.

Résistant aux environnements RF complexes. Conçu pour coexister.
LE-UWB contre BLE · Wi-Fi · UWB standard

Comparaison des technologies LE-UWB

Les performances annoncées doivent être prouvées. Le tableau comparatif met en parallèle la technologie LE-UWB avec les technologies BLE, Wi-Fi et UWB standard 802.15.4z en termes de latence, de consommation d'énergie, de débit et de portée ; les conditions de test sont précisées.

Et ensuite ?

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