Le positionnement intérieur à ondes millimétriques 6G est une technologie clé. Il est intégré aux futurs services de communications et de localisation sans fil. Il s'appuie sur la bande de fréquences des ondes millimétriques du réseau 6G pour atteindre une précision de positionnement qui dépasse de loin celle du GPS et du Wi-Fi/Bluetooth existant dans des environnements intérieurs complexes. Cette technologie implique non seulement une connaissance de la localisation au niveau centimétrique, mais favorisera également des changements fondamentaux dans l'industrie intelligente, l'expérience consommateur immersive et la gestion numérique urbaine.
Qu’est-ce que le positionnement intérieur par ondes millimétriques 6G ?
L'onde dite millimétrique fait généralement référence à la bande de fréquence comprise entre 30 GHz et cette plage, et la longueur d'onde de cette bande de fréquence est au niveau millimétrique. Le positionnement intérieur à ondes millimétriques 6G utilise des ondes radio dans cette bande de fréquences pour effectuer des calculs de position de haute précision à l'intérieur des bâtiments. Son principal avantage réside dans sa bande passante extrêmement large, qui peut transporter des caractéristiques de signal plus raffinées et prendre en charge une résolution de positionnement inférieure au mètre, voire au centimètre.
L’environnement intérieur regorge de réflexions de signaux et d’obstructions causées par les murs, les meubles et les mouvements des personnes. Quant aux signaux à ondes millimétriques, bien que leur capacité à se propager en ligne droite soit assez forte et que leur directivité soit également très bonne, leur atténuation est extrêmement importante lors de la pénétration d'obstacles. Cela crée précisément les conditions correspondantes pour un positionnement de haute précision : en analysant plusieurs chemins depuis la transmission du signal jusqu'à la réception (c'est-à-dire l'effet multitrajet), la position et l'attitude du terminal peuvent être calculées avec précision.
Comment fonctionne le positionnement intérieur à ondes millimétriques 6G
Son principe de fonctionnement repose principalement sur plusieurs données de mesure de couche physique. Par exemple, en calculant la « différence de temps » (TDOA) des signaux arrivant à différentes stations de base, une hyperbole avec la station de base comme point central peut être tracée, et le point d'intersection est l'emplacement du terminal. Une autre méthode consiste à mesurer « l'angle d'arrivée » (AOA) du signal, à utiliser le réseau d'antennes pour déterminer la direction de la source du signal et à effectuer un positionnement par intersection géométrique.
Des méthodes plus avancées reposent sur une exploration approfondie des informations sur l’état du canal appelée CSI. Les informations sur l'état du canal CSI contiennent des changements subtils d'amplitude et de phase du signal pendant la propagation. Ces changements subtils d'amplitude et de phase pendant la propagation du signal sont étroitement liés à la distance de propagation et aux objets environnementaux. Avec l'aide d'algorithmes d'intelligence artificielle pour analyser ces nombreuses données CSI à grande échelle, qui peuvent être décrites comme massives, un positionnement stable et de haute précision peut être obtenu même dans des environnements sans visibilité directe.
Quels sont les scénarios d’application du positionnement intérieur à ondes millimétriques 6G ?
Dans le contexte industriel, cette technologie va révolutionner les processus de production. Les voitures AGV dans les entrepôts intelligents peuvent réaliser une planification de stationnement et de trajet précise au millimètre près. Sur les chaînes d'assemblage complexes, l'emplacement de chaque pièce et l'emplacement de chaque outil peuvent être suivis en temps réel, améliorant ainsi l'efficacité de la production et réduisant les taux d'erreur. Dans le même temps, les zones d'activité des travailleurs peuvent également être surveillées en temps réel pour garantir qu'ils se tiennent à distance des machines dangereuses.
Dans les domaines de la consommation et des services publics, l’expérience deviendra sans précédent en termes de commodité et d’immersion. Dans les grands centres commerciaux ou les aéroports, les clients peuvent bénéficier de services de navigation intérieure transparents. Dans un musée, lorsqu'un visiteur se trouve devant une exposition, l'appareil AR affichera automatiquement une introduction détaillée. De plus, en cas d'urgence comme un incendie, les sauveteurs peuvent déterminer avec précision l'emplacement de la personne coincée au sol et dans la pièce.
À quels défis le positionnement intérieur à ondes millimétriques 6G est-il confronté ?
Le premier défi réside dans la couverture du signal et les capacités de pénétration. Les ondes millimétriques sont particulièrement faciles à absorber par les murs, les portes et les fenêtres, et les ondes millimétriques sont particulièrement faciles à absorber par le corps humain. En conséquence, la plage de couverture du signal est relativement petite et il existe de nombreux angles morts du signal. Cela signifie que si vous souhaitez obtenir une couverture dans toute la maison, vous devez déployer de manière dense un grand nombre de petites stations de base à l'intérieur, ou un grand nombre de points d'accès doivent être densément déployés à l'intérieur. Cela augmente considérablement la complexité du déploiement du réseau et augmente les coûts matériels.
Deuxièmement, il y a les questions d’unification des normes et de consommation d’énergie. Il n’existe actuellement aucune conclusion ferme sur la division du spectre 6G à l’échelle mondiale, et les protocoles de positionnement associés en sont également aux premiers stades de la période de recherche. De plus, le positionnement de haute précision nécessite que les terminaux et les stations de base effectuent des mesures et des calculs fréquents des signaux, ce qui entraînera des charges de consommation d'énergie évidentes et mettra à rude épreuve la durée de vie de la batterie des équipements terminaux.
En quoi le positionnement intérieur à ondes millimétriques 6G est-il différent de la 5G ?
La différence fondamentale réside dans l’augmentation des indicateurs de performance. Bien que les ondes millimétriques puissent également être utilisées pour le positionnement, la 6G utilisera des bandes de fréquences plus élevées (éventuellement évoluant vers le térahertz) et aura une bande passante spectrale continue plus large. Cela se traduit par une résolution plus élevée du signal dans la dimension temporelle, la dimension fréquentielle et la dimension spatiale, améliorant ainsi la précision du positionnement du niveau mètre de la 5G au niveau centimétrique ou même millimétrique.
Le concept de conception de réseau de la 6G est « l’informatique sensorielle intégrée ». Son positionnement n’est pas une fonction accessoire de la communication, mais un objet doté de capacités natives profondément intégrées à la communication, à la perception de l’environnement et à l’intelligence artificielle. Le réseau peut détecter de manière proactive l'environnement, puis comprendre l'espace physique. Grâce à cette situation, le service de localisation devient plus intelligent, adaptatif et présente de faibles performances de latence.
Comment réaliser le déploiement du positionnement intérieur à ondes millimétriques 6G
La clé du déploiement réside dans la planification collaborative de l’infrastructure. Il est nécessaire de concevoir scientifiquement l'emplacement et la densité des microstations de base à ondes millimétriques (telles que les stations de base pico et les stations de base volantes) en fonction des matériaux structurels du bâtiment, de la disposition et de la densité du flux de personnes. Parfois, des surfaces réfléchissantes intelligentes (IRS) sont également déployées pour guider et améliorer intelligemment les signaux afin de surmonter le problème d'occlusion.
Au niveau logiciel, la planification préalable de la simulation doit être réalisée en conjonction avec le modèle d'information du bâtiment. Ce modèle est BIM. Au niveau des algorithmes, les algorithmes d'apprentissage automatique doivent être utilisés pour apprendre et s'adapter en permanence aux changements dynamiques de l'environnement intérieur afin de supprimer les interférences par trajets multiples et ainsi optimiser l'algorithme de positionnement. De plus, des protocoles efficaces et économes en énergie doivent être développés pour obtenir le meilleur équilibre entre précision de positionnement et consommation électrique des appareils.
À votre avis, parmi les nombreuses perspectives d’application du positionnement intérieur par ondes millimétriques 6G, quel domaine (tel que la fabrication industrielle, les services médicaux, les maisons intelligentes ou la sécurité publique) sera le premier à ouvrir la voie à des applications commerciales à grande échelle ? Bienvenue pour partager vos opinions dans la zone de commentaires. Si vous pensez que cet article vous est utile, n'hésitez pas à l'aimer et à le partager.
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