L’émetteur-récepteur innovant avec commutation de faisceau rapide fait passer la 5G au niveau supérieur


L'émetteur-récepteur innovant avec commutation de faisceau rapide fait passer la 5G au niveau supérieur

La SRAM de grand volume et la table de consultation sont utilisées pour prendre en charge 256 paramètres de faisceau. Le mécanisme prend en charge la en mode émission (TX) et réception (RX) avec des broches d’activation TX / RX externes directes. Crédit photo : 2021 Symposiums sur la technologie et les circuits VLSI

Des scientifiques de l’Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech) et de NEC Corporation ont développé conjointement un émetteur-récepteur à commande de phase 28 GHz qui prend en charge une communication 5G efficace et fiable. L’émetteur-récepteur proposé surpasse les conceptions précédentes à plusieurs égards en adaptant une commutation de faisceau rapide et un mécanisme de suppression de fuite.

Avec l’avènement de technologies innovantes telles que l’Internet des objets, les villes intelligentes, les véhicules autonomes et la mobilité intelligente, notre monde est au bord d’une nouvelle ère. Cela encourage l’utilisation de bandes d’ondes millimétriques, qui ont une bande passante de signal beaucoup plus grande, pour accueillir ces nouvelles idées. En utilisant ces ondes millimétriques et la technologie Multiple-In-Multiple-Out (MIMO), la 5G peut offrir des débits de données de plus de 10 Gbit/s, qui utilisent plusieurs émetteurs et récepteurs pour transmettre plus de données en même temps.

Les émetteurs-récepteurs multiéléments à grande échelle sont essentiels à la mise en œuvre de ces systèmes MIMO. Alors que les systèmes MIMO augmentent les performances spectrales, les systèmes multiéléments à grande échelle sont confrontés à plusieurs défis, tels que l’augmentation de la dissipation de puissance et des coûts de mise en œuvre. L’un de ces défis critiques est la latence causée par le temps de commutation du faisceau. La commutation de faisceau est une caractéristique importante qui permet de sélectionner le faisceau le plus optimal pour chaque terminal. Une conception qui optimise le temps de commutation des faisceaux et le coût de l’équipement est donc souhaitable.

Pour cette raison, des scientifiques de l’Institut de technologie de Tokyo et de NEC Corporation au Japon ont développé conjointement un émetteur-récepteur à commande de phase 28 GHz qui prend en charge la commutation de faisceau à grande vitesse et la communication de données à grande vitesse. Leurs résultats seront discutés lors des symposiums 2021 sur la technologie et les circuits VLSI, une conférence internationale qui examine les tendances émergentes et les concepts innovants dans la technologie et les circuits des semi-conducteurs.

L'émetteur-récepteur innovant avec commutation de faisceau rapide fait passer la 5G au niveau supérieur

L’émetteur-récepteur multiéléments proposé est fabriqué à l’aide d’un processus CMOS 65 nm et emballé avec un boîtier à puce au de la tranche. Il est configuré dans une zone de seulement 5 × 4,5 mm. Crédit photo : 2021 Symposiums sur la technologie et les circuits VLSI

La conception proposée permet un fonctionnement à double polarisation dans lequel les données sont transmises simultanément par des ondes polarisées horizontalement et verticalement. Un problème avec ces systèmes, cependant, est la perte de polarisation croisée, qui conduit à une dégradation du signal, en particulier dans la bande des ondes millimétriques. L’équipe de recherche s’est penchée sur le sujet et a développé une solution. Le professeur Kenichi Okada, qui a dirigé l’équipe de recherche, a déclaré : « Heureusement, nous avons pu développer une méthode de détection et de suppression de la polarisation croisée qui nous a permis de supprimer les fuites dans les modes d’émission et de réception. »

Une caractéristique essentielle du mécanisme proposé est la capacité d’obtenir une commutation de faisceau à faible latence et une direction de faisceau de haute précision. Les éléments statiques contrôlent les blocs de construction du mécanisme, tandis que la SRAM sur puce est utilisée pour stocker les paramètres des différents faisceaux. Ce mécanisme permet une commutation rapide des faisceaux avec une latence extrêmement faible. Il permet également de basculer rapidement entre les modes d’émission et de réception grâce à l’utilisation de registres séparés pour chaque mode.

Un autre aspect de l’émetteur-récepteur proposé est son faible coût et sa petite taille. L’émetteur-récepteur a une architecture bidirectionnelle qui a une taille de puce plus petite de 5 × 4,5 mm. permet2. Avec un total de 256 paramètres de faisceau d’échantillons stockés dans la SRAM sur puce, un temps de commutation de faisceau de seulement 4 nanosecondes a été atteint ! La magnitude du vecteur d’erreur (EVM) – une mesure pour quantifier l’efficacité des signaux modulés numériquement tels que la modulation d’amplitude en quadrature (QAM) – a été calculée pour l’émetteur-récepteur proposé. L’émetteur-récepteur était pris en charge avec des EVM de 5,5% en 64QAM et 3,5% en 256QAM.

Par rapport aux émetteurs-récepteurs à phasé 5G modernes, le système offre un temps de commutation de faisceau plus rapide et une excellente efficacité MIMO. Okada est optimiste quant à l’avenir de l’émetteur-récepteur à réseau phasé 28 GHz 5G. Il arrive à la conclusion que « la technologie que nous avons développée pour le réseau 5G NR prend en charge le streaming de données avec des volumes de données élevés avec une faible latence. Grâce à ses capacités de commutation de faisceau rapide, il peut être utilisé dans des scénarios où une expérience multi-utilisateurs améliorée est requise sur scène pour une grande variété d’applications, y compris les machines de mise en réseau et la construction de villes et d’usines intelligentes. »


Les chercheurs développent un émetteur-récepteur compact de 28 GHz, le MIMO à double polarisation. prise en charge


Fourni par l’Institut de technologie de Tokyo

Citation: Le nouvel émetteur-récepteur à commutation de faisceau rapide fait passer la 5G au niveau supérieur (2021, 11 juin), accessible le 11 juin 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-06-fast-beam-switching-transceiver-5g. html

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