Um novo transceptor sem fio inventado por engenheiros elétricos da Universidade da Califórnia, Irvine aumenta as frequências de rádio em território de 100 gigahertz, quadruplicar a velocidade do próximo 5G, ou quinta geração, padrão de comunicações sem fio.

Rotulado como "transmissor-receptor ponta a ponta" por seus criadores nos Laboratórios de Circuitos Integrados de Comunicação em Nanoescala da UCI, o chip de silício de 4,4 milímetros quadrados é capaz de processar sinais digitais significativamente mais rápido e com maior eficiência energética devido à sua arquitetura digital analógica exclusiva. A inovação da equipe é descrita em um artigo publicado recentemente no IEEE Journal of Solid-State Circuits .

"Chamamos nosso chip de 'além de 5G' porque a velocidade combinada e a taxa de dados que podemos alcançar é duas ordens de magnitude maior do que a capacidade do novo padrão sem fio, "disse o autor sênior Payam Heydari, Diretor do NCIC Labs e professor de engenharia elétrica e ciência da computação da UCI. "Além disso, operar em uma frequência mais alta significa que você, eu e todos os outros podemos receber uma porção maior da largura de banda oferecida pelas operadoras. "

Ele disse que pesquisadores acadêmicos e engenheiros de circuitos de comunicação há muito desejam saber se os sistemas sem fio são capazes de oferecer o alto desempenho e a velocidade das redes de fibra óptica. "Se tal possibilidade pudesse se concretizar, isso transformaria a indústria de telecomunicações, porque a infraestrutura sem fio traz muitas vantagens sobre os sistemas com fio, "Heydari disse.

A resposta de seu grupo está na forma de um novo transceptor que ultrapassa o padrão sem fio 5G - designado para operar na faixa de 28 a 38 gigahertz - para o padrão 6G, que deve funcionar a 100 gigahertz e acima.

"A Federal Communications Commission recentemente abriu novas bandas de frequência acima de 100 gigahertz, "disse o autor principal e pesquisador de pós-graduação Hossein Mohammadnezhad, um estudante de graduação da UCI na época do trabalho que este ano obteve um doutorado. em engenharia elétrica e ciência da computação. "Nosso novo transceptor é o primeiro a fornecer recursos de ponta a ponta nesta parte do espectro."

Ter transmissores e receptores que podem lidar com essas comunicações de dados de alta frequência será vital para o início de uma nova era sem fio dominada pela "internet das coisas, "veículos autônomos, e banda larga amplamente expandida para streaming de conteúdo de vídeo de alta definição e muito mais.

Embora esse sonho digital tenha impulsionado os desenvolvedores de tecnologia por décadas, obstáculos começaram a aparecer no caminho para o progresso. De acordo com Heydari, a mudança de frequências de sinais por meio de modulação e demodulação em transceptores tem sido tradicionalmente feita por meio de processamento digital, mas os engenheiros de circuitos integrados começaram recentemente a ver as limitações físicas desse método.

"A lei de Moore diz que devemos ser capazes de aumentar a velocidade dos transistores - como aqueles que você encontraria em transmissores e receptores - diminuindo seu tamanho, mas não é mais o caso, "ele disse." Você não pode quebrar elétrons em dois, portanto, abordamos os níveis que são governados pela física dos dispositivos semicondutores. "

Para contornar este problema, Os pesquisadores do NCIC Labs utilizaram uma arquitetura de chip que relaxa significativamente os requisitos de processamento digital modulando os bits digitais nos domínios analógico e de radiofrequência.

Heydari disse que além de possibilitar a transmissão de sinais na faixa de 100 gigahertz, o layout exclusivo do transceptor permite que ele consuma consideravelmente menos energia do que os sistemas atuais a um custo geral reduzido, pavimentando o caminho para ampla adoção no mercado de eletrônicos de consumo.

Co-autor Huan Wang, um estudante de doutorado da UCI em engenharia elétrica e ciência da computação e um membro do NCIC Labs, disse que a tecnologia combinada com sistemas de phased array - que usam várias antenas para direcionar os feixes - facilita uma série de aplicações disruptivas em comunicação e transferência de dados sem fio.

"Nossa inovação elimina a necessidade de quilômetros de cabos de fibra óptica em data centers, para que os operadores de data farm possam fazer transferências sem fio ultrarrápidas e economizar dinheiro considerável em hardware, resfriamento e energia, " ele disse.