Presentamos un transceptor que puede aprovechar las bandas de frecuencia más altas de las redes 5G

Marca de tiempo: 15 de junio de 2022 1:10 a.m.
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TOKIO, 15 de junio de 2022 – (JCN Newswire) – Investigadores de Tokyo Tech y NEC Corporation desarrollaron recientemente un novedoso formador de haces de matriz en fase para la banda de ondas milimétricas (mmWave) 5G. Su diseño innovador aplica dos técnicas bien conocidas, el amplificador Doherty y la predistorsión digital, a un transceptor de matriz en fase de ondas milimétricas y supera los problemas de los diseños convencionales, produciendo energía y eficiencia de área excepcionales y superando a otros transceptores 5G de última generación. .


Las redes 5G son cada vez más frecuentes en todo el mundo. Muchos dispositivos de consumo que admiten 5G ya se están beneficiando de mayores velocidades y menor latencia. Sin embargo, algunas bandas de frecuencia asignadas para 5G no se utilizan de manera efectiva debido a limitaciones tecnológicas. Estas bandas de frecuencia incluyen la banda New Radio (NR) de 39 GHz, pero en realidad abarcan desde 37 GHz hasta 43.5 GHz, según el país. La banda NR ofrece ventajas notables en el rendimiento sobre otras bandas de frecuencia más bajas que las redes 5G usan hoy en día. Por ejemplo, permite una latencia ultrabaja en la comunicación junto con velocidades de datos de más de 10 Gb/s y una capacidad masiva para acomodar a varios usuarios.

Sin embargo, estas hazañas tienen un costo. Las señales de alta frecuencia se atenúan rápidamente a medida que viajan por el espacio. Por lo tanto, es crucial que la potencia transmitida se concentre en un haz estrecho dirigido directamente al receptor. En principio, esto se puede lograr utilizando formadores de haces de matriz en fase, dispositivos de transmisión compuestos por una matriz de antenas cuidadosamente controladas en fase. Sin embargo, trabajar en regiones de alta frecuencia de la banda NR disminuye la eficiencia de los amplificadores de potencia, ya que tienden a sufrir problemas de no linealidad que distorsionan la señal transmitida.

Para abordar estos problemas, un equipo de investigadores dirigido por el profesor Kenichi Okada del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech), Japón, desarrolló recientemente, en un nuevo estudio, un novedoso formador de haz de matriz en fase para estaciones base 5G. Su diseño adapta dos técnicas bien conocidas, a saber, el amplificador Doherty y la predistorsión digital (DPD), en un transceptor de matriz en fase mmWave, pero con algunos cambios. Los investigadores presentan sus hallazgos en el Simposio IEEE 2022 sobre tecnología y circuitos VLSI.

El amplificador Doherty, desarrollado en 1936, ha experimentado un resurgimiento en los dispositivos de telecomunicaciones modernos debido a su buena eficiencia energética y su idoneidad para señales con una alta relación pico-promedio (como las señales 5G). El equipo de Tokyo Tech modificó el diseño del amplificador Doherty convencional y produjo un amplificador bidireccional. Lo que esto significa es que el mismo circuito puede amplificar una señal para transmitir y una señal recibida con poco ruido. Esto cumplió el papel crucial de amplificación tanto para la transmisión como para la recepción. "Nuestra implementación bidireccional propuesta para el amplificador es muy eficiente en el área. Además, gracias a su codiseño con una tecnología de empaquetado a escala de chip a nivel de oblea, permite una baja pérdida de inserción. Esto significa que se pierde menos energía a medida que la señal atraviesa el amplificador", explica el profesor Okada.

Sin embargo, a pesar de sus varias ventajas, el amplificador Doherty puede exacerbar los problemas de no linealidad que surgen de los desajustes en los elementos de la antena de matriz en fase. El equipo abordó este problema de dos maneras. Primero, emplearon la técnica DPD, que consiste en distorsionar la señal antes de la transmisión para cancelar efectivamente la distorsión introducida por el amplificador. Su implementación, a diferencia de los enfoques DPD convencionales, utilizó una tabla de consulta compartida (LUT) para todas las antenas, lo que minimiza la complejidad del circuito. En segundo lugar, introdujeron capacidades de compensación de desajuste entre elementos en la matriz en fase, mejorando su linealidad general. "Comparamos el dispositivo propuesto con otros transceptores de matriz en fase 5G de última generación y descubrimos que, al compensar los desajustes entre elementos en el módulo DPD de LUT compartido, el nuestro demuestra una fuga de canal adyacente y un error de transmisión más bajos, " comenta el profesor Okada. "Con suerte, el dispositivo y las técnicas descritas en este estudio nos permitirán obtener los beneficios de 5G NR antes".

Aceptación
Este trabajo fue parcialmente apoyado por el Ministerio de Asuntos Internos y Comunicaciones de Japón (JPJ000254).

Sobre el Instituto de Tecnología de Tokio

Tokyo Tech se encuentra a la vanguardia de la investigación y la educación superior como la universidad líder en ciencia y tecnología en Japón. Los investigadores de Tokyo Tech se destacan en campos que van desde la ciencia de los materiales hasta la biología, la informática y la física. Fundada en 1881, Tokyo Tech alberga a más de 10,000 XNUMX estudiantes de pregrado y posgrado por año, quienes se convierten en líderes científicos y algunos de los ingenieros más solicitados de la industria. Encarnando la filosofía japonesa de "monotsukuri", que significa "ingenio técnico e innovación", la comunidad de Tokyo Tech se esfuerza por contribuir a la sociedad a través de una investigación de alto impacto. https://www.titech.ac.jp/english/

Acerca de NEC Corporation

NEC Corporation se ha establecido como líder en la integración de tecnologías de red y TI al tiempo que promueve la declaración de marca de "Orquestar un mundo más brillante". NEC permite que las empresas y las comunidades se adapten a los rápidos cambios que tienen lugar tanto en la sociedad como en el mercado, ya que establece los valores sociales de seguridad, equidad y eficiencia para promover un mundo más sostenible donde todos tienen la oportunidad de alcanzar su máximo potencial. Para obtener más información, visite NEC en https://www.nec.com.


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