מדענים מפתחים מקלט משדר למיתוג קרן מהירה חדשה

מדענים ממכון טוקיו של טכנולוגיה (Tokyo Tech) ו-NEC הודיעו כי פיתחו במשותף מקלט משדר של מערך פאזות של 28GHz התומך בתקשורת 5G יעילה ואמינה.

על פי הצוות העומד מאחורי המחקר, המקלט המוצע מסוגל להתעלות על העיצובים הקודמים בהיבטים שונים על ידי התאמת מיתוג קרן מהירה ומנגנון ביטול דליפות.

הופעתן של טכנולוגיות 'חכמות' חדשות מגרה את השימוש ברצועות גל מילימטר, שיש להן רוחב פס הרבה יותר של אותות ו- 5G יכולות להציע קצב נתונים של יותר מ- 10 Gbit / s באמצעות גלי מ"מ אלה ורב-בכמות מרובה- (MIMO) טכנולוגיה.

מקלטים ממסדרים שלבים גדולים בקנה מידה חיוני להטמעה של מערכות MIMO אלה, אך הם מתמודדים עם כמה אתגרים כמו פיזור עלויות הספק מוגבר ועלויות יישום. אתגר קריטי כזה הוא חביון שנגרם על ידי זמן החלפת קרן. החלפת קרן היא תכונה חשובה המאפשרת בחירת הקורה האופטימלית ביותר עבור כל מסוף.

מדענים מהמכון הטכנולוגי של טוקיו ו- NEC פיתחו מקלט משולב מערך של 28 ג'יגה הרץ התומך במיתוג קרן מהיר ותקשורת נתונים מהירה. ממצאיהם יידונו בסימפוזיה 2021 על טכנולוגיית VLSI ומעגלים, כנס בינלאומי הבוחן מגמות מתפתחות ומושגים חדשניים ב סמיקונדקטור טכנולוגיה ומעגלים.

התכנון המוצע מאפשר פעולה כפולה מקוטבית, בה נתונים מועברים בו זמנית דרך גלים אופקיים ומקוטבים אנכיים. עם זאת, מערכות אלו יכולות להיות מושפעות מדליפת צלב-קיטוב, מה שגורם להידרדרות האות, במיוחד ברצועת הגל mm.

לדברי פרופ 'קניצ'י אוקאדה, שהוביל את צוות המחקר, "הצלחנו לתכנן מתודולוגיית איתור וביטול צולבת, שיכולה לדכא את הדליפות במצב שידור וקבלה."

מאפיין קריטי אחד במנגנון המוצע הוא היכולת להשיג מיתוג קרן בעל זמן אחזור נמוך ובקרת קרן ברמת דיוק גבוהה. אלמנטים סטטיים שולטים על אבני הבניין של המנגנון, ואילו SRAM על שבב משמש לאחסון ההגדרות לקורות שונות. מנגנון זה מוביל למיתוג קרן מהיר עם השגת חביון נמוך במיוחד. זה גם מאפשר מעבר מהיר במצבי שידור וקבלה עקב שימוש ברשומות נפרדות לכל מצב.

היבט חשוב נוסף של המקלט המשדר הוא העלות הנמוכה וגודלו הקטן. למקלט המשדר ארכיטקטורה דו כיוונית, המאפשרת גודל שבב קטן יותר של 5 × 4.5 מ"מ. עבור סך של הגדרות קרן בתבנית 2 המאוחסנות בתוך SRAM שבב, הושג זמן החלפת קרן של 256 ננו-שניות בלבד. גודל וקטור השגיאה (EVM), המהווה מדד לכימות יעילותם של אותות מווסתים דיגיטלית כגון אפנון משרעת ריבועי (QAM), חושב עבור המקלט המקבל המוצע. המקלט המקלט נתמך עם EVM של 4% ב- 5.5QAM ו- 64% ב- 3.5QAM.

למעלה: המקלט המשולב המוצע בשלבים מפוברק באמצעות תהליך CMOS בגודל 65 ננומטר ונארז בחבילה בקנה מידה של שבב ברמת רקיק. זה מוגדר באזור קטן כמו 5 × 4.5 מ"מ.

בהשוואה למקלטים משולבים של 5G חדישים, למערכת זמן החלפת קרן מהיר יותר ויעילות MIMO משופרת בהרבה.

אוקדה אמר כי הוא אופטימי בנוגע לעתידו של מקלט משדר מערך 28G של 5 ג'יגה הרץ, והעיר כי "הטכנולוגיה שפיתחנו עבור רשת 5G NR תומכת בהזרמת נתונים בנפח גבוה עם זמן אחזור נמוך. הודות ליכולות החלפת הקורות המהירות שלו, ניתן להשתמש בו בתרחישים בהם נדרשת תפיסה משופרת מרובת משתמשים. מכשיר זה מהווה את הבמה למספר עצום של יישומים, כולל קישוריות למכונות ובניית ערים ומפעלים חכמים. "