Istraživači Tokio Tech-a razvili su u novoj studiji ultra-širokopojasni prijemnik zasnovan na tehnici harmonijske selekcije za poboljšanje operativnog propusnog opsega 5G mreža. Mobilne mreže pete generacije (5G) se sada koriste širom sveta sa frekvencijama preko 100 Hz. Da bi se održao korak sa saobraćajem podataka u ovim mrežama, neophodni su odgovarajući prijemnici. U tom smislu, predložena tehnologija bi mogla da revolucioniše svet komunikacija sledeće generacije.
Kako se komunikacione mreže sledeće generacije razvijaju, tehnologija koja se koristi za njihovo postavljanje takođe mora da se razvija uporedo. Opsezi mobilne mreže pete generacije Novi radio (5G NR) se kontinuirano šire kako bi poboljšali kapacitet kanala i brzinu prenosa podataka. Da bi se ostvarila međustandardna komunikacija i primena širom sveta pomoću 5G NR, kompatibilnost sa više opsega je, stoga, neophodna.
Nedavno se komunikacija milimetarskim talasima (mmV) smatra obećavajućim kandidatom za upravljanje sve većim prometom podataka između velikih uređaja u 5G NR mrežama. U proteklih nekoliko godina, mnoge studije su pokazale da arhitektura faznog niza poboljšava kvalitet signala za 5G NR komunikaciju na mmV frekvencijama.
Nažalost, za višepojasni rad je potrebno više čipova, što povećava veličinu i složenost sistema. Štaviše, rad u višepojasnim režimima izlaže prijemnike promenljivim elektromagnetnim okruženjima, što dovodi do unakrsnih razgovora i nereda signala sa neželjenim odjekom.
Da bi se pozabavio ovim problemima, tim istraživača sa Tokijskog instituta za tehnologiju (Tokio Tech) u Japanu je sada razvio novu „tehniku harmonijskog izbora“ za proširenje operativnog opsega 5G NR komunikacije. Studija, koju je vodio profesor Kenichi Okada, objavljena je u IEEE Journal of Solid-State Circuits.
„U poređenju sa konvencionalnim sistemima, naša predložena mreža radi sa malom potrošnjom energije. Pored toga, pokrivenost frekvencijom je čini kompatibilnom sa svim postojećim 5G opsezima, kao i sa 60 GHz koji je predviđen kao sledeći potencijalni licencirani opseg. Kao takav, naš prijemnik bi mogao biti ključ za korišćenje sve većeg 5G propusnog opsega“, kaže prof. Okada.
Da bi proizveo predloženi dvokanalni višepojasni prijemnik sa faznim nizom, tim je koristio 65-nm CMOS proces. Izmerena je veličina čipa samo 3,2 mm k 1,4 mm, što uključuje prijemnik sa dva kanala.
Tim je zauzeo trostruki pristup u rešavanju problema sa 5G NR komunikacijom. Prvi je bio da se koristi tehnika izbora harmonika koristeći trofazni lokalni oscilator (LO) za pokretanje miksera. Ova tehnika je smanjila potrebnu pokrivenost LO frekvencije dok je omogućila konverziju na niže više opsega.
Drugi je bio da se koristi dual-mode multi-band pojačalo niske buke (LNA). LNA struktura ne samo da je poboljšala energetsku efikasnost i toleranciju međupojasnih blokatora (smanjujući smetnje iz drugih opsega) već je takođe postigla dobar balans između performansi kola i površine čipa. Konačno, treći krak je bio prijemnik, koji je koristio arhitekturu Hartlei prijemnika da poboljša odbacivanje slike. Tim je predstavio jednostepeni polifazni filter hibridnog tipa (PPF) za izbor bočne trake i kalibraciju odbijanja slike.
Tim je otkrio da je predložena tehnika nadmašila druge najsavremenije višepojasni prijemnike. Tehnika izbora harmonika omogućila je rad između (24,25—71) GHz dok je pokazala odbacivanje međupojasnih blokatora iznad 36 dB. Pored toga, snaga koju je prijemnik trošio bila je mala (36 mV, 32 mV, 51 mV i 75 mV na frekvencijama od 28 GHz, 39 GHz, 47,2 GHz i 60,1 GHz, respektivno).
„Kombinovanjem dual-mode multi-band LNA sa polifaznim filterom, uređaj ostvaruje odbacivanje međupojasnih blokatora bolje od drugih najsavremenijih filtera. To znači da su za trenutno korišćene opsege odbacivanja bolja od 50dB i preko 36dB za ceo podržani (24–71) GHz operativni region. Sa novim 5G frekventnim opsezima na horizontu, ovakvi širokopojasni prijemnici niske buke će se pokazati korisnim“, zaključuje prof. Okada.
