Spark Microsystems lance des transcepteurs UWB pour IoT ultra‑basse consommation et faible latence

Si l'ultra‑large bande (UWB) a traditionnellement été commercialisée pour le positionnement précis, la société montréalaise Spark Microsystems a réinventé la technologie pour alimenter des capteurs IoT sans batterie avec une latence et une consommation ultra‑faibles.

La société a annoncé la série SR1000, une paire de transcepteurs UWB basse consommation capables de transmettre 1 Ko de données en seulement 50 µs — plus de dix fois plus vite que le Bluetooth Low Energy (BLE) et à un coût énergétique 40 fois inférieur à 1 Mbps. Avec un débit de pointe de 10 Mbps, le SR1000 convient parfaitement aux applications gourmandes en bande passante comme la vidéo et le streaming audio haute fidélité.

Ces puces ouvrent la voie à des solutions sans fil qui nécessiteraient aujourd'hui des câbles pour respecter des budgets stricts de latence et de puissance. Périphériques gaming, casques AR/VR, hubs maison intelligente et capteurs sans batterie bénéficieront de la combinaison faible puissance, court délai et débits élevés.

Contrairement aux protocoles qui encombrent les bandes 2,4 GHz ou 5 GHz sous licence, le SR1000 opère sur le spectre non licencié 3,1–10,6 GHz. En étalant l'énergie sur une large bande à faible densité (–41,3 dBm/MHz), l'approche UWB minimise les interférences et améliore la coexistence avec les dispositifs Wi‑Fi, Bluetooth et Zigbee.

Transmissions par impulsions courtes, pas par ondes porteuses

Le cofondateur et CTO Frederic Nabki explique que les radios conventionnelles reposent sur des fréquences porteuses modulées qui exigent des circuits de démarrage complexes et consomment une puissance significative. Le design de Spark remplace la porteuse par des impulsions de 2 nanosecondes — l'émetteur et le récepteur peuvent ainsi être activés et désactivés en microsecondes, éliminant les longs temps de chauffe et réduisant la latence.

Les impulsions courtes nécessitent une bande passante très large, mais permettent aussi au système de fonctionner sur un quartz 32 kHz basse consommation, similaire à ceux des montres‑bracelets. Ce choix réduit la consommation à la fois au niveau du transcepteur et du système.

Nabki note que le vrai défi était la synchronisation émetteur/récepteur en cycles de 50 µs. En tirant parti d'un quartz basse consommation et d'une logique de temporisation personnalisée, Spark a atteint une synchronisation précise sans dépendre lourdement de la stabilisation de la porteuse.

La coexistence est un autre avantage clé. Les émissions du SR1000 sont environ 1 000 fois inférieures au Wi‑Fi et 100 fois inférieures au Bluetooth, les autres radios le perçoivent donc comme du bruit de fond plutôt que comme interférence. Spark a aussi développé des techniques de rejet propriétaires pour se protéger contre les interférences à bande étroite du Wi‑Fi 6 et des signaux cellulaires.

Actuellement, la série SR1000 comprend deux variantes pin‑to‑pin identiques : le SR1010 pour la bande 3,1–6 GHz et le SR1020 pour 6–9,5 GHz. Les deux prennent en charge le positionnement, la localisation et les liaisons de données à faible latence. Des cartes d'évaluation et designs de référence sont disponibles pour accélérer le prototypage.

Au‑delà du positionnement : transfert de données ultra‑basse consommation

Nabki souligne que si l'UWB est souvent associée au positionnement, la vraie promesse réside dans la communication de données. Le SR1000 peut transmettre quelques microwatts de puissance tout en délivrant 10 Mbps, le rendant idéal pour la détection continue sans batterie.

Le PDG Fares Mubarak met en avant les gains de puissance et latence : « Nous sommes 40 fois plus bas en puissance que le BLE, 20 fois plus bas que le Bluetooth 5.2, et 60 fois plus bas en latence. Notre temps d'antenne de 50 µs pour 1 Ko surpasse tout standard existant. » Il note aussi que la précision temps‑de‑vol de l'UWB peut atteindre 30 cm à très faible puissance, avec une puce de seconde génération attendue pour pousser cela à 10 cm.

Les applications potentielles couvrent le gaming, où la latence sous‑milliseconde améliore la réactivité ; l'audio, où la latence sous 5 ms délivre un son non compressé ; la maison intelligente, où les capteurs de mouvement et porte sans batterie réduisent la maintenance ; et l'automobile, où les systèmes de pression des pneus et télécommandes à longue durée de vie peuvent être réalisés.

Alors que l'adoption de l'UWB croît — portée par Decawave, NXP et la puce U1 d'Apple — l'approche de Spark offre une alternative nettement plus basse consommation, plus haute bande passante qui pourrait établir un nouveau standard pour les réseaux personnels et corporels.