Los científicos desarrollan un nuevo transceptor de conmutación de haz rápido
Científicos del Instituto de Tokio de Tecnología (Tokyo Tech) y NEC han anunciado que han desarrollado conjuntamente un transceptor de matriz en fase de 28 GHz que admite comunicaciones 5G eficientes y confiables.
Según el equipo detrás de la investigación, el transceptor propuesto es capaz de superar los diseños anteriores en varios aspectos mediante la adaptación de un mecanismo de cancelación de fugas y conmutación de haz rápido.
La aparición de nuevas tecnologías 'inteligentes' está estimulando el uso de bandas de ondas milimétricas, que tienen mucho más ancho de banda de señal y 5G puede ofrecer velocidades de datos superiores a 10 Gbit / s mediante el uso de estas ondas mm y múltiples en múltiples. tecnología out (MIMO).
Los transceptores phased-array a gran escala son cruciales para la implementación de estos sistemas MIMO, pero enfrentan varios desafíos, como el aumento de la disipación de energía y los costos de implementación. Uno de esos desafíos críticos es la latencia que es causada por el tiempo de conmutación del haz. La conmutación de haz es una característica importante que permite seleccionar el haz más óptimo para cada terminal.
Científicos del Instituto de Tecnología de Tokio y NEC han desarrollado un transceptor de matriz en fase de 28 GHz que admite conmutación de haz rápido y comunicación de datos de alta velocidad. Sus hallazgos serán discutidos en el Simposio de 2021 sobre Tecnología y Circuitos VLSI, una conferencia internacional que explora tendencias emergentes y conceptos innovadores en Semiconductores tecnología y circuitos.
El diseño propuesto facilita el funcionamiento con polarización dual, en el que los datos se transmiten simultáneamente a través de ondas polarizadas horizontales y verticales. Sin embargo, estos sistemas pueden verse afectados por fugas de polarización cruzada, lo que da como resultado la degradación de la señal, especialmente en la banda de ondas mm.
Según el profesor Kenichi Okada, quien dirigió el equipo de investigación, "pudimos diseñar una metodología de detección y cancelación de polarización cruzada, que podría suprimir las fugas tanto en el modo de transmisión como en el de recepción".
Una característica crítica del mecanismo propuesto es la capacidad de lograr una conmutación de haz de baja latencia y un control de haz de alta precisión. Los elementos estáticos controlan los componentes básicos del mecanismo, mientras que la SRAM en el chip se utiliza para almacenar la configuración de diferentes haces. Este mecanismo conduce a una conmutación rápida del haz con una latencia ultrabaja. También permite una conmutación rápida en los modos de transmisión y recepción debido al uso de registros separados para cada modo.
Otro aspecto importante del transceptor propuesto es su bajo costo y pequeño tamaño. El transceptor tiene una arquitectura bidireccional, lo que permite un tamaño de chip más pequeño de 5 × 4.5 mm2. Para un total de 256 configuraciones de haz de patrones almacenadas dentro de la SRAM en el chip, se logró un tiempo de conmutación de haz de solo 4 nanosegundos. Se calculó la magnitud del vector de error (EVM), que es una medida para cuantificar la eficiencia de señales moduladas digitalmente, como la modulación de amplitud en cuadratura (QAM), para el transceptor propuesto. El transceptor fue compatible con EVM de 5.5% en 64QAM y 3.5% en 256QAM.
Arriba: el transceptor de matriz en fase propuesto se fabrica utilizando un proceso CMOS de 65 nm y se empaqueta con un paquete a escala de chip a nivel de oblea. Está configurado en un área tan pequeña como 5 × 4.5 mm.
En comparación con los transceptores de matriz en fase 5G de última generación, el sistema tiene un tiempo de conmutación de haz más rápido y una eficiencia MIMO muy mejorada.
Okada dijo que era optimista sobre el futuro del transceptor de arreglo en fase 28G de 5 GHz y comentó: “La tecnología que desarrollamos para la red 5G NR admite transmisión de datos de alto volumen con baja latencia. Gracias a sus capacidades de conmutación de haz rápido, se puede utilizar en escenarios donde se requiere una percepción mejorada de múltiples usuarios. Este dispositivo prepara el escenario para una gran variedad de aplicaciones, incluida la conectividad de máquinas y la construcción de ciudades y fábricas inteligentes ".