加利福尼亞大學(xué)歐文分校的電氣工程師發(fā)明了一種新的無線收發(fā)器，將無線電頻率提升到100GHz的范圍，使相比即將推出的5G，速度提高了四倍，預(yù)計(jì)這將成為未來6G通信標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。

5G還沒大范圍部署，下一代通訊技術(shù)已經(jīng)在進(jìn)行中。近日，加州大學(xué)歐文分校（UCI）納米級(jí)通信集成電路實(shí)驗(yàn)室的研究人員宣布，他們已經(jīng)開發(fā)出一種微型無線電芯片，可以在100GHz頻率范圍內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)這將成為未來6G通信標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。

雖然現(xiàn)在討論6G似乎還為時(shí)過早，但美國、芬蘭和韓國領(lǐng)先的無線研究人員一直專注于“亞毫米波”頻譜的在這方面的潛力，研究了約一年了;美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）在今年3月開放了一條95GHz到3THz的頻譜用于實(shí)驗(yàn)。

由于其獨(dú)特的特性以及缺乏相同光譜的競(jìng)爭用途，超高頻無線電信號(hào)有望快速傳輸幾乎不可思議的數(shù)據(jù)量 - 足以將人類大腦級(jí)別的計(jì)算能力實(shí)時(shí)從服務(wù)器傳輸?shù)叫湔湓O(shè)備上。

UCI的研究人員發(fā)明的是一種4.4平方毫米的收發(fā)器，工作頻率在115-135GHz之間，在30厘米的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)了每秒36千兆位的數(shù)據(jù)速率。該論文已經(jīng)在IEEE發(fā)表。

研究人員在開發(fā)過程中遇到的最大障礙之一是通過收發(fā)器中的調(diào)制和解調(diào)來改變信號(hào)頻率。傳統(tǒng)上這是使用數(shù)字處理完成的，但最近的發(fā)現(xiàn)表明這種方法有物理限制。

“摩爾定律說，我們應(yīng)該能夠通過減小晶體管的尺寸來增加晶體管的速度，例如你在發(fā)射器和接收器中找到的晶體管的速度，但事實(shí)并非如此，”Heydari表示：“你不能將電子分成兩部分，所以我們到了受半導(dǎo)體器件物理學(xué)所控制的水平。”

為了解決這個(gè)問題，他們采用了一種芯片架構(gòu)，通過在模擬和射頻域中調(diào)制數(shù)字位，顯著地放寬了數(shù)字處理要求。通過這種全新的數(shù)據(jù)處理方法，消耗功率僅超200兆瓦，包括必要的接收和解調(diào)硬件。

相比之下，最新的毫米波5G芯片使用較小的24-39GHz頻率，在低于6Gbps的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)峰值數(shù)據(jù)速率，而距離遠(yuǎn)得多。

“我們將芯片稱為'超越5G'（beyond 5G），因?yàn)槲覀兛梢詫?shí)現(xiàn)的速度和數(shù)據(jù)速率比新無線標(biāo)準(zhǔn)高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)，” UCI電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授Payam Heydari解釋說：“以更高的頻率進(jìn)行操作意味著你和我以及其他所有人都可以獲得運(yùn)營商提供的更大帶寬。”論文的一作Hossein Mohammadnezhad稱“新的收發(fā)器是首個(gè)在該頻率內(nèi)提供端到端容量的收發(fā)器”。

研究人員預(yù)計(jì)該技術(shù)將在便攜式電子設(shè)備之外得到應(yīng)用，與恰當(dāng)?shù)牟ㄊ纬?a target="_blank">天線結(jié)合，將消除對(duì)光纖電纜的需求，從而降低硬件、冷卻和功率的成本。類似的技術(shù)也將有助于下一代自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的寬帶服務(wù)。