加利福尼亚大学欧文分校的电气工程师发明了一种新的无线收发器，将无线电频率提升到100千兆赫兹的范围，使即将推出的5G或第五代无线通信标准的速度提高了四倍。
由UCI的纳米级通信集成电路实验室的创建者标记为“端到端发射器 - 接收器”，这种4.4平方毫米的硅芯片能够以更加独特的数字方式更快，更节能地处理数字信号。模拟架构。最近在IEEE固态电路杂志上发表的一篇论文中概述了该团队的创新。
“我们称我们的芯片'超过5G'，因为我们可以实现的速度和数据速率比新无线标准的性能高两个数量级，”资深作者，NCIC实验室主任和UCI电气教授Payam Heydari说。工程与计算机科学。“此外，以更高的频率运行意味着您和我以及其他所有人都可以获得运营商提供的更大带宽。”
他说，学术研究人员和通信电路工程师一直想知道无线系统是否具备光纤网络的高性能和高速度。“如果这种可能性能够实现，它将改变电信行业，因为无线基础设施带来了许多优于有线系统的优势，”Heydari说。
他的小组的答案是采用新型收发器的形式，超越5G无线标准 - 指定工作在28到38千兆赫的范围内 - 进入6G标准，预计工作在100千兆赫及以上。
“联邦通信委员会最近开放了超过100千兆赫兹的新频段，”主要作者和研究生研究员Hossein Mohammadnezhad表示，他是今年获得博士学位的UCI研究生。在电气工程和计算机科学。“我们的新收发器是第一个在这一部分频谱中提供端到端功能的收发器。”
拥有能够处理这种高频数据通信的发射器和接收器对于引入由“物联网”，自动驾驶汽车和大幅扩展的宽带用于高清视频内容流的新无线时代至关重要。更多。
虽然这个数字梦想已经驱使技术开发人员数十年，但绊脚石已经开始出现在进步的道路上。根据Heydari的说法，传统上通过数字处理来改变收发器中通过调制和解调的信号频率，但是近年来集成电路工程师开始看到这种方法的物理限制。
“摩尔定律说，我们应该能够通过减小晶体管的尺寸来增加晶体管的速度 - 例如你在发射器和接收器中找到的晶体管的速度，但事实并非如此，”他说。“你不能将电子分成两部分，所以我们接近了受半导体器件物理学支配的水平。”
为了解决这个问题，NCIC实验室的研究人员利用芯片架构，通过调制模拟和射频域中的数字位，显着放宽了数字处理要求。
Heydari表示，除了能够传输100千兆赫兹的信号外，收发器独特的布局使其能够以更低的总成本消耗比现有系统更少的能量，为消费电子市场的广泛应用铺平了道路。
共同作者，电气工程和计算机科学的UCI博士生和NCIC实验室成员Huan Wang表示，该技术与相控阵系统相结合 - 使用多个天线来控制波束 - 有助于无线数据传输中的许多破坏性应用和沟通。
“我们的创新消除了数据中心数英里光纤电缆的需求，因此数据农场运营商可以进行超快速无线传输，并在硬件，冷却和电源上节省大量资金，”他说。