Un nuovo ricetrasmettitore wireless inventato da ingegneri elettrici dell'Università della California, Irvine aumenta le frequenze radio nel territorio di 100 gigahertz, quadruplicare la velocità del prossimo 5G, o di quinta generazione, standard di comunicazione senza fili.

Etichettato come "trasmettitore-ricevitore end-to-end" dai suoi creatori nei laboratori di circuiti integrati di comunicazione su nanoscala di UCI, il chip di silicio da 4,4 millimetri quadrati è in grado di elaborare i segnali digitali in modo significativamente più veloce ed efficiente dal punto di vista energetico grazie alla sua esclusiva architettura digitale-analogica. L'innovazione del team è delineata in un documento pubblicato di recente su IEEE Journal of Solid-State Circuits .

"Chiamiamo il nostro chip 'oltre il 5G' perché la velocità combinata e la velocità dei dati che possiamo raggiungere sono due ordini di grandezza superiori alla capacità del nuovo standard wireless, ", ha affermato l'autore senior Payam Heydari, Direttore NCIC Labs e professore UCI di ingegneria elettrica e informatica. "Inoltre, operare a una frequenza più alta significa che tu, io e tutti gli altri possiamo ricevere una fetta maggiore della larghezza di banda offerta dai vettori."

Ha detto che i ricercatori accademici e gli ingegneri dei circuiti di comunicazione hanno voluto a lungo sapere se i sistemi wireless sono in grado di offrire le alte prestazioni e le velocità delle reti in fibra ottica. "Se una tale possibilità potesse realizzarsi, trasformerebbe il settore delle telecomunicazioni, perché l'infrastruttura wireless offre molti vantaggi rispetto ai sistemi cablati, "ha detto Heydari.

La risposta del suo gruppo è sotto forma di un nuovo ricetrasmettitore che scavalca lo standard wireless 5G, progettato per funzionare nell'intervallo da 28 a 38 gigahertz, nello standard 6G, che dovrebbe funzionare a 100 gigahertz e oltre.

"La Federal Communications Commission ha recentemente aperto nuove bande di frequenza superiori a 100 gigahertz, " ha detto l'autore principale e ricercatore post-laurea Hossein Mohammadnezhad, uno studente laureato UCI al momento del lavoro che quest'anno ha conseguito un dottorato di ricerca. in ingegneria elettrica e informatica. "Il nostro nuovo ricetrasmettitore è il primo a fornire funzionalità end-to-end in questa parte dello spettro".

Avere trasmettitori e ricevitori in grado di gestire tali comunicazioni di dati ad alta frequenza sarà fondamentale per inaugurare una nuova era wireless dominata da "Internet delle cose, "veicoli autonomi, e banda larga ampiamente ampliata per lo streaming di contenuti video ad alta definizione e altro ancora.

Mentre questo sogno digitale ha guidato gli sviluppatori di tecnologia per decenni, ostacoli hanno cominciato ad apparire sulla strada del progresso. Secondo Heydari, la modifica delle frequenze dei segnali attraverso la modulazione e la demodulazione nei ricetrasmettitori è stata tradizionalmente eseguita tramite elaborazione digitale, ma negli ultimi anni gli ingegneri dei circuiti integrati hanno iniziato a vedere i limiti fisici di questo metodo.

"La legge di Moore dice che dovremmo essere in grado di aumentare la velocità dei transistor, come quelli che troveresti in trasmettitori e ricevitori, diminuendo le loro dimensioni, ma non è più così, " disse. "Non puoi spezzare gli elettroni in due, quindi ci siamo avvicinati ai livelli che sono governati dalla fisica dei dispositivi a semiconduttore".

Per aggirare questo problema, I ricercatori di NCIC Labs hanno utilizzato un'architettura di chip che riduce notevolmente i requisiti di elaborazione digitale modulando i bit digitali nei domini dell'analogico e della radiofrequenza.

Heydari ha affermato che oltre a consentire la trasmissione di segnali nell'intervallo di 100 gigahertz, il layout unico del ricetrasmettitore gli consente di consumare molta meno energia rispetto ai sistemi attuali a un costo complessivo ridotto, aprendo la strada a un'adozione diffusa nel mercato dell'elettronica di consumo.

Co-autore Huan Wang, uno studente di dottorato UCI in ingegneria elettrica e informatica e un membro NCIC Labs, ha affermato che la tecnologia combinata con i sistemi phased array, che utilizzano più antenne per guidare i raggi, facilita una serie di applicazioni dirompenti nel trasferimento e nella comunicazione wireless dei dati.

"La nostra innovazione elimina la necessità di chilometri di cavi in ​​fibra ottica nei data center, in modo che gli operatori di data farm possano effettuare trasferimenti wireless ultraveloci e risparmiare considerevoli soldi sull'hardware, raffreddamento e potenza, " Egli ha detto.