La creciente prevalencia de dispositivos de comunicación inalámbrica de alta velocidad está provocando una saturación cada vez mayor de las ondas de radio. Esto hace que la capacidad de bloquear señales interferentes que puedan obstaculizar el rendimiento de los dispositivos sea más complicada. Los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) han desarrollado una nueva arquitectura de receptor inalámbrico de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) de ondas milimétricas que puede manejar interferencias espaciales más fuertes que los diseños anteriores.
Los sistemas MIMO digitales tienen una parte analógica y otra digital. La parte analógica utiliza antenas para recibir señales, que se amplifican, se convierten y pasan a través de un convertidor de analógico a digital antes de procesarse en el dominio digital del dispositivo. En este caso, se requiere formación de haces digital para recuperar la señal deseada.
Pero si una señal fuerte que interfiere y que viene de una dirección diferente llega al receptor al mismo tiempo que una señal deseada, puede saturar el amplificador y ahogar la señal deseada. Los MIMO digitales pueden filtrar las señales no deseadas, pero este filtrado se produce más adelante en la cadena del receptor. Si la interferencia se amplifica junto con la señal deseada, es más difícil filtrarla más tarde.
El receptor inalámbrico del MIT detecta y bloquea la interferencia espacial lo antes posible, antes de que se amplifiquen las señales no deseadas, lo que mejora el rendimiento. Esto es posible gracias a sus cuatro desfasadores no recíprocos integrados inmediatamente a la salida del primer amplificador en cada cadena de receptores, todos conectados al mismo nodo. Estos desfasadores pueden pasar la señal en ambas direcciones y detectar el ángulo de una señal interferente entrante. Los dispositivos pueden ajustar su fase hasta que cancelen la interferencia.
El nuevo receptor puede bloquear hasta cuatro veces más interferencias que algunos dispositivos similares. Además, los componentes que bloquean las interferencias se pueden encender y apagar según sea necesario para ahorrar energía.
La fase de estos dispositivos se puede sintonizar con precisión, de modo que puedan detectar y cancelar una señal no deseada antes de que pase al resto del receptor, bloqueando la interferencia antes de que afecte a otras partes del receptor. Además, los desfasadores pueden seguir señales para continuar bloqueando la interferencia si cambia de ubicación.
Diseño reducido del receptor inalámbrico
Además de hacer que su novedosa arquitectura de desfasador sea ajustable, los investigadores los diseñaron para utilizar menos espacio en el chip y consumir menos energía que los desfasadores de fase no recíprocos típicos.
Una vez que los investigadores hicieron el análisis para demostrar que su idea funcionaría, su mayor desafío fue traducir la teoría en un circuito que lograra sus objetivos de rendimiento. Al mismo tiempo, el receptor tenía que cumplir estrictas restricciones de tamaño y un presupuesto de energía ajustado.
Al final, el equipo demostró una arquitectura MIMO compacta en un chip de 3,2 milímetros cuadrados que podía bloquear señales hasta cuatro veces más fuertes que las que podían manejar otros dispositivos. Más simple que los diseños típicos, su arquitectura de desfasador también es más eficiente energéticamente.
En el futuro, los investigadores quieren ampliar su dispositivo para sistemas más grandes, así como permitirle funcionar en los nuevos rangos de frecuencia utilizados por los dispositivos inalámbricos 6G. Estos rangos de frecuencia son propensos a las interferencias potentes de los satélites. Además, les gustaría adaptar los desfasadores no recíprocos a otras aplicaciones.