Los científicos del Instituto Tecnológico de Tokio (Tokyo Tech) han diseñado un novedoso conjunto de transceptores de retransmisión inalámbrica de 256 elementos para una comunicación 5G sin línea de visión, que presenta una transmisión de energía inalámbrica eficiente y una eficiencia de conversión de alta potencia. El diseño innovador puede mejorar la cobertura de la red 5G incluso en lugares con enlaces bloqueados, mejorando la flexibilidad y el área de cobertura, al tiempo que hace más accesible la comunicación de alta velocidad y baja latencia.
La comunicación 5G por ondas milimétricas, que utiliza señales de radio de frecuencia extremadamente alta (24 a 100 GHz), es una tecnología prometedora para la comunicación inalámbrica de próxima generación, que presenta alta velocidad, baja latencia y gran capacidad de red. Sin embargo, las redes 5G actuales enfrentan dos desafíos clave: la baja relación señal-ruido (SNR), crucial para una buena comunicación; y el bloqueo del enlace, que se refiere a la interrupción de la señal entre el transmisor y el receptor debido a obstáculos, como edificios.
Para abordar estos problemas, los investigadores de Tokyo Tech diseñaron un novedoso transceptor de relé alimentado de forma inalámbrica para la comunicación 5G de onda milimétrica de 28 GHz. El diseño del transceptor propuesto permite una alta eficiencia de conversión de energía y ganancia de conversión, mejorando la cobertura de la red 5G incluso en áreas con enlaces bloqueados.
Diseño del transceptor de relé
El transceptor propuesto consta de 256 conjuntos de rectificadores con transferencia de energía inalámbrica (WPT) de 24 GHz. Estos conjuntos constan de circuitos integrados discretos, incluidos diodos de arseniuro de galio y baluns, que interconectan líneas de señal balanceadas y desequilibradas (bal-un), interruptores DPDT y circuitos integrados digitales.
En particular, el transceptor es capaz de transmitir datos y energía simultáneamente, convirtiendo la señal WPT de 24 GHz en corriente continua (CC) y facilitando la transmisión y recepción bidireccional de 28 GHz al mismo tiempo. La señal de 24 GHz se recibe en cada rectificador individualmente, mientras que la señal de 28 GHz se transmite y recibe mediante formación de haces. Ambas señales se pueden recibir desde la misma dirección o desde direcciones diferentes y la señal de 28 GHz se puede transmitir mediante retrorreflexión con la señal piloto de 24 GHz o en cualquier dirección.
La placa incluye diodos de arseniuro de galio, circuitos integrados balún, circuitos integrados de interruptor DPDT y circuitos integrados digitales. Este circuito genera CC a partir de una señal WPT de 24 GHz y convierte una señal RF de 28 GHz a una señal IF de 4 GHz simultáneamente.
Las pruebas revelaron que el transceptor propuesto puede alcanzar una eficiencia de conversión de energía del 54% y una ganancia de conversión de –19 dB, mayor que los transceptores convencionales, manteniendo al mismo tiempo la SNR en largas distancias.
Además, logra alrededor de 56 milivatios de generación de energía, que se puede aumentar aún más incrementando el número de matrices. Esto también puede mejorar la resolución de los haces de transmisión y recepción.