Lisää tiedonsiirtokapasiteettia langattomaan viestintään

Cornellin tutkijat ovat kehittäneet puolijohdesirun, joka lisää tarvittavaa aikaviivettä, jotta useiden ryhmien kautta lähetetyt signaalit voivat kohdistua yhteen pisteeseen avaruudessa ja hajoamatta. Lähestymistapa mahdollistaa yhä pienempien laitteiden toiminnan tulevaisuuden 6G-viestintäteknologian edellyttämillä korkeammilla taajuuksilla.

Koska datan menetys siirtoympäristössä on kuitenkin suurempi korkeammilla taajuuksilla, yksi ratkaiseva tekijä on se, miten dataa välitetään. Sen sijaan, että luottaisivat yhteen lähettimeen ja yhteen vastaanottimeen, useimmat 5G- ja 6G-tekniikat käyttävät energiatehokkaampaa menetelmää: sarjaa vaiheistettuja lähettimiä ja vastaanottimia.

"Jokainen viestintäkaistan taajuus käy läpi erilaisia aikaviiveitä", tohtoriopiskelija Bal Govind toteaa. "Käsittelemämme ongelma on vuosikymmeniä vanha – suuren kaistanleveyden datan siirtäminen taloudellisesti, jotta kaikkien taajuuksien signaalit linjaavat oikeaan paikkaan ja oikeaan aikaan."

Tämä viive on aikaisemmin tuotettu vaiheensiirtopiireillä, mutta ne pystyvät käsittelemään vain rajallista määrää dataa. Tämä on erityinen ongelma laajakaistaisille signaaleille, joissa korkeimmat ja alhaisimmat taajuudet voivat pudota vaiheesta, jolloin signaali hämärtyy. Lisäksi aikaviiveiden rakentaminen pieneksi siruksi, joka mahtuu älypuhelimeen, ei ole mikään pikkujuttu.

Bal Govind työskenteli tohtoritutkija Thomas Tapenin kanssa komplementaarisen metallioksidipuolijohteen (CMOS) suunnittelemiseksi, joka voisi virittää aikaviiveen erittäin laajalla 14 GHz:n kaistanleveydellä jopa 1 asteen vaiheresoluutiolla.

Avain piirialan pienentämiseen on heijastustyyppinen vaiheensiirtorakenne, jossa on 3D-ulotteiset aikaviiveheijastimet alle aallonpituisen piirialan sisällä. Tempulla saavutetaan ultralaajakaistainen vaiheviritys ja ne tuottavat viive/alue -suhteen, joka tuottaa huomattavasti suuremman sirun kanavakapasiteetin verrattuna olemassa oleviin huipputekniikan menetelmiin.

Tuloksena oleva integroitu piiri vie 0,13 neliömillimetrin jalanjäljen, joka on pienempi kuin vaiheensiirtimet, mutta lähes kaksinkertaistaa tavanomaisten langattomien ryhmien kanavakapasiteetin eli tiedonsiirtonopeuden. Ja lisäämällä suunnattua tiedonsiirtonopeutta, siru voisi tarjota nopeamman palvelun ja saada enemmän dataa matkapuhelimen käyttäjille.

Aiheesta aiemmin:

Radiotaajuisen signaalin prosessointi akustiseksi

Fyysistä salaustekniikkaa nopeille langattomille

Edullisempia viivepiirejä tutkalaitteisiin

Metapinnoilla kohti 6G:tä