Presentazione di un ricetrasmettitore in grado di attingere alle bande di frequenza più elevate delle reti 5G

TOKYO, 15 giugno 2022 – (JCN Newswire) – Un nuovo beamformer phased-array per la banda di onde millimetriche 5G (mmWave) è stato recentemente sviluppato dai ricercatori della Tokyo Tech e della NEC Corporation. Il loro design innovativo applica due tecniche ben note - l'amplificatore Doherty e la predistorsione digitale - a un ricetrasmettitore phased-array mmWave e supera i problemi dei progetti convenzionali, producendo un'eccezionale efficienza energetica e di area e superando altri ricetrasmettitori 5G all'avanguardia .

Le reti 5G stanno diventando sempre più diffuse in tutto il mondo. Molti dispositivi consumer che supportano il 5G stanno già beneficiando di velocità maggiori e latenza inferiore. Tuttavia, alcune bande di frequenza assegnate al 5G non vengono utilizzate efficacemente a causa di limitazioni tecnologiche. Queste bande di frequenza includono la banda New Radio (NR) 39 GHz, ma in realtà vanno da 37 GHz a 43.5 GHz, a seconda del paese. La banda NR offre notevoli vantaggi in termini di prestazioni rispetto ad altre bande di frequenza più basse utilizzate oggi dalle reti 5G. Ad esempio, consente una latenza ultra bassa nella comunicazione insieme a velocità di trasmissione dati di oltre 10 Gb/s e un'enorme capacità di ospitare diversi utenti.

Tuttavia, queste imprese hanno un costo. I segnali ad alta frequenza vengono attenuati rapidamente mentre viaggiano nello spazio. È quindi fondamentale che la potenza trasmessa sia concentrata in un fascio stretto puntato direttamente verso il ricevitore. Ciò può, in linea di principio, essere ottenuto utilizzando beamformer phased-array, dispositivi di trasmissione composti da un array di antenne accuratamente controllate in fase. Tuttavia, lavorare su regioni ad alta frequenza della banda NR diminuisce l'efficienza degli amplificatori di potenza poiché tendono a soffrire di problemi di non linearità, che distorcono il segnale trasmesso.

Per affrontare questi problemi, un team di ricercatori guidato dal professor Kenichi Okada del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), in Giappone, ha recentemente sviluppato, in un nuovo studio, un nuovo beamformer phased-array per stazioni base 5G. Il loro design adatta due tecniche ben note, vale a dire l'amplificatore Doherty e la predistorsione digitale (DPD), in un ricetrasmettitore phased-array mmWave, ma con alcuni colpi di scena. I ricercatori presentano i loro risultati nel 2022 IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits.

L'amplificatore Doherty, sviluppato nel 1936, ha visto una rinascita nei moderni dispositivi di telecomunicazione grazie alla sua buona efficienza energetica e all'idoneità per segnali con un rapporto picco-medio elevato (come i segnali 5G). Il team della Tokyo Tech ha modificato il design dell'amplificatore Doherty convenzionale e ha prodotto un amplificatore bidirezionale. Ciò significa che lo stesso circuito può amplificare sia un segnale da trasmettere che un segnale ricevuto a basso rumore. Ciò ha svolto il ruolo cruciale dell'amplificazione sia per la trasmissione che per la ricezione. "La nostra implementazione bidirezionale proposta per l'amplificatore è molto efficiente in termini di area. Inoltre, grazie al suo co-design con una tecnologia di confezionamento su scala di chip a livello di wafer, consente una bassa perdita di inserzione. Ciò significa che viene persa meno energia mentre il segnale attraversa l'amplificatore", spiega il professor Okada.

Nonostante i suoi numerosi vantaggi, tuttavia, l'amplificatore Doherty può esacerbare i problemi di non linearità che derivano da disallineamenti negli elementi dell'antenna phased-array. Il team ha affrontato questo problema in due modi. In primo luogo, hanno utilizzato la tecnica DPD, che prevede la distorsione del segnale prima della trasmissione per annullare efficacemente la distorsione introdotta dall'amplificatore. La loro implementazione, a differenza degli approcci DPD convenzionali, utilizzava una tabella di ricerca condivisa (LUT) per tutte le antenne, riducendo al minimo la complessità del circuito. In secondo luogo, hanno introdotto funzionalità di compensazione della mancata corrispondenza tra elementi nel phased array, migliorandone la linearità complessiva. "Abbiamo confrontato il dispositivo proposto con altri ricetrasmettitori phased-array 5G all'avanguardia e abbiamo scoperto che, compensando i disallineamenti tra gli elementi nel modulo DPD LUT condiviso, il nostro dimostra una dispersione del canale adiacente inferiore e un errore di trasmissione, " rimarca il professor Okada. "Speriamo che il dispositivo e le tecniche descritti in questo studio consentano a tutti noi di raccogliere prima i vantaggi del 5G NR!"

Riconoscimento
Questo lavoro è stato parzialmente sostenuto dal Ministero degli Affari Interni e delle Comunicazioni in Giappone (JPJ000254).

Tokyo Institute of Technology

Tokyo Tech è all'avanguardia nella ricerca e nell'istruzione superiore come la principale università per la scienza e la tecnologia in Giappone. I ricercatori di Tokyo Tech eccellono in campi che vanno dalla scienza dei materiali alla biologia, informatica e fisica. Fondata nel 1881, Tokyo Tech ospita oltre 10,000 studenti universitari e laureati all'anno, che si trasformano in leader scientifici e alcuni degli ingegneri più ricercati del settore. Incarnando la filosofia giapponese di "monotsukuri", che significa "ingegno tecnico e innovazione", la comunità di Tokyo Tech si sforza di contribuire alla società attraverso una ricerca ad alto impatto. https://www.titech.ac.jp/english/

Informazioni su NEC Corporation

NEC Corporation si è affermata come leader nell'integrazione di tecnologie IT e di rete, promuovendo al contempo l'affermazione del marchio "Orchestrare un mondo più luminoso". NEC consente alle aziende e alle comunità di adattarsi ai rapidi cambiamenti in atto sia nella società che nel mercato in quanto fornisce i valori sociali di sicurezza, equità ed efficienza per promuovere un mondo più sostenibile in cui tutti abbiano la possibilità di raggiungere il loro pieno potenziale. Per ulteriori informazioni, visitare NEC all'indirizzo https://www.nec.com.


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• Fonte: https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/75849/3/