5G 사물 인터넷 (IoT) 네트워크의 약속에는 훨씬 더 높은 데이터 속도와 장치 당 낮은 전력 소비를 제공하는보다 확장 가능하고 강력한 통신 시스템이 필요합니다.
후방 산란 라디오 (에너지를 방출하지 않고 반사하는 패시브 센서)는 저비용, 저 복잡성 및 배터리가 필요없는 작동으로 유명하므로 일반적으로 낮은 데이터 속도와 강력한 성능을 제공하지만 미래의 잠재적 인 핵심 원동력이됩니다. 주변 환경에 따라 다릅니다.
조지아 연구소 연구진 Technology, Nokia Bell Labs 및 Heriot-Watt University는 단 하나의 단일 장치를 사용하여 높은 처리량 통신 및 5G 속도 Gb/초 데이터 전송을 지원하는 후방 산란 무선을 위한 저렴한 방법을 찾았습니다. 트랜지스터 이전에는 고가의 다중 스택 트랜지스터가 필요했습니다.
연구원들은 5G 24/28 기가 헤르츠 (GHz) 대역폭에서 고유 한 변조 방식을 사용하여 이러한 수동 장치가 거의 모든 환경에서 데이터를 안전하고 견고하게 전송할 수 있음을 보여주었습니다.
전통적으로 초고주파 대역이라고 하는 mmWave 통신은 지시적인 지점간 및 지점간 무선 링크를 통해 광대역의 "라스트 마일"로 간주됩니다. 이 스펙트럼 대역은 매우 큰 통신 속도를 가능하게하는 넓은 사용 가능한 GHz 대역폭과 전기적으로 큰 안테나 어레이를 구현하여 주문형 빔 형성 기능을 구현하는 기능을 포함하여 많은 이점을 제공합니다. 그러나 이러한 mmWave 시스템은 고비용 부품 및 시스템에 의존합니다.
단순성을위한 투쟁과 비용
일반적으로 비용 대비 단순성이었습니다. 하나로 아주 간단한 일을 할 수 있습니다. 트랜지스터 또는 더 복잡한 기능을 위해 여러 트랜지스터가 필요하여 이러한 시스템을 매우 비싸게 만들었습니다. 이제 복잡성을 강화하여 매우 강력하지만 매우 저렴한 비용으로 두 가지 장점을 모두 얻을 수 있습니다.
우리의 혁신은 실제로 완전한 mmWave 무선 송신기 없이도 5G/밀리미터파(mmWave) 주파수를 통해 통신할 수 있다는 것입니다. 휴대폰이나 휴대폰에 있는 것과 같은 훨씬 낮은 주파수의 전자 장치에는 단 하나의 mmWave 트랜지스터만 있으면 됩니다. WiFi 장치. 낮은 작동 주파수는 전자 장치의 전력 소비와 실리콘 비용을 낮게 유지합니다. 우리의 작업은 모든 유형의 디지털 변조에 맞게 확장 가능하며 모든 고정 장치 또는 모바일 장치에 적용될 수 있습니다.
연구원들은 단일 고주파 트랜지스터에 대한 프런트 엔드 복잡성을 최소화하면서 기가비트 데이터 속도 mmWave 통신을 위해 후방 산란 라디오를 처음으로 사용했습니다. 그들의 혁신에는 변조와 장치를 구동하는 신호에 더 많은 지능을 추가하는 것이 포함되었습니다.
변조기에 더 많은 트랜지스터를 추가하지 않고 데이터 속도를 높이기 위해 동일한 RF 프런트 엔드를 유지하여 확장 가능한 커뮤니케이터로 만들었으며 단일 mmWave 트랜지스터가 다양한 변조 형식을 지원할 수있는 방법을 보여주었습니다.
'스마트'IoT 센서 호스트에 전원 공급
이 기술은 에너지 수확을 포함하여 IoT 5G 애플리케이션의 호스트를 열어 주며, 조지아 공대 연구원은 최근 모든 방향에서 5G 전자기 에너지를 수집하는 특수 Rotman 렌즈를 사용하여 시연했습니다.
Tentzeris는 후방 산란 기술을위한 추가 애플리케이션에는 혈액 또는 심장 / EEG 기능의 산소 또는 포도당 수준을 모니터링하기위한 제로 전력 웨어러블 / 이식 형 센서가있는 "견고한"고속 개인 영역 네트워크가 포함될 수 있다고 말했습니다. 온도, 화학 물질, 가스 및 습도를 모니터링하는 스마트 홈 센서; 작물의 서리 감지, 토양 영양소 분석, 가축 추적을위한 스마트 농업 애플리케이션.
연구원들은 2016년 Nokia Bell Labs Prize에서 XNUMX위를 수상한 이 후방 산란 변조의 초기 개념 증명을 개발했습니다. 당시 Kimionis는 전자기, 무선, RF, 밀리미터 파 및 서브 테라 헤르츠 응용 분야를위한 새로운 기술을 발전시키는 ATHENA 연구소에서 Tentzeris와 함께 일하는 Georgia Tech ECE 박사 연구원이었습니다.
저비용의 핵심 요소 : 첨가제 제조
Kimionis의 경우 후방 산란 기술 혁신은 "통신 민주화"라는 그의 목표를 반영합니다.
“내 경력을 통해 모든 유형의 커뮤니케이션을보다 비용 효율적이고 에너지 효율적으로 만드는 방법을 모색했습니다. 이제 우리 솔루션의 전체 프런트 엔드가 그렇게 낮은 복잡성으로 만들어 졌기 때문에 인쇄 전자 제품과 호환됩니다. 우리는 말 그대로 저전력, 저 복잡성 및 저비용 송신기를 지원할 수있는 mmWave 안테나 어레이를 인쇄 할 수 있습니다.”
Tentzeris는 후방 산란 기술 시장을 실현하기 위해 저렴한 인쇄를 중요하게 생각합니다. Georgia Tech는 거의 모든 재료 (종이, 플라스틱, 유리, 유연 / 유기 기판)에 잉크젯 인쇄 분야의 선구자이며 3 년에 최대 밀리미터 주파수 범위의 2002D 인쇄를 사용한 최초의 연구 기관 중 하나였습니다.