Ny 28-GHz transceiver baner vejen for fremtidige 5G-enheder

Forskere ved Tokyo Institute of Technology har designet og fremstillet en lille, men utrolig hurtigt, pålidelig, og præcis 28-GHz transceiver beregnet til stabil højhastigheds 5G-kommunikation. Den fremstillede transceiver overtrumfer tidligere designs i forskellige henseender ved at tage en ny tilgang til strålestyring.

Betydningen af ​​trådløs kommunikation er tydelig i moderne samfund, og dermed, der er blevet arbejdet meget med 5G -kommunikation, da det er det kommende store skridt i mobilnetværk. Den nye standard for mobilnetværk lover datahastigheder og hastigheder mindst en størrelsesorden højere end 4G (LTE), samtidig med at der tillades mindre antenner og radiofrekvens (RF) transceivere på grund af de højere anvendte frekvenser.

De fleste state-of-the-art transceivere designet til 5G anvender RF faseskiftere. Nøjagtig faseforskydning er vigtig, fordi den gør det muligt for transceiveren at styre hovedlappen i strålingsmønsteret i antennearrayet; med andre ord, den bruges til at "pege" antennegruppen i en bestemt retning, så begge kommunikerende ender (sender og modtager) udveksler signaler med den højest mulige effekt. Imidlertid, brug af RF -faseskiftere medfører visse komplikationer og gør ikke helt nedskæringen for 5G.

Motiveret af dette, et team af forskere ved Tokyo Institute of Technology, ledet af lektor Kenichi Okada, udviklet en 28 GHz transceiver, der anvender en lokal oscillator (LO) faseskiftende tilgang. I stedet for at bruge flere RF faseskiftere, de designede et kredsløb, der gør det muligt for transceiveren at flytte fasen i en lokal oscillator i trin på 0,04 ° med minimal fejl. På tur, dette giver mulighed for en strålestyringsopløsning på 0,1°, hvilket repræsenterer en forbedring af en størrelsesorden sammenlignet med tidligere designs (hvilket betyder, at antenneopstillingen kan fås til at pege præcist i den ønskede retning).

Hvad mere er, den foreslåede LO -faseforskydningstilgang løser et andet problem med at bruge flere RF -faseskift:kalibreringskompleksitet. RF faseskiftere kræver præcis og kompleks kalibrering, så deres forstærkning forbliver invariabel under fasejustering, hvilket er et meget vigtigt krav for korrekt drift af enheden. Situationen bliver værre, efterhånden som arrayet øges i størrelse. På den anden side, den foreslåede faseforskydningstilgang resulterer i en forstærkningsvariation, der er meget tæt på nul over hele 360°-området.

Utroligt nok, den transceiver, som forskerholdet designede, blev implementeret i et printkort, der kun målte 4 mm × 3 mm ved brug af minimale komponenter, som vist i figur 1. De sammenlignede ydeevnen af ​​deres enhed med andre avancerede transceivere til 5G. Datahastigheden, de opnåede, var cirka 10 Gb/s højere end den, der blev opnået med andre metoder, samtidig med at en fasefejl og forstærkningsvariationer opretholdes en størrelsesorden lavere.

Resultaterne af denne undersøgelse præsenteres på 2018 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium i RMo2A -sessionen. Den foreslåede LO faseskiftende tilgang vil forhåbentlig bidrage til at frembringe den længe ventede implementering af 5G-mobilnetværk og udviklingen af ​​mere pålidelig og hurtig trådløs kommunikation.