5G стал еще быстрее: скорость беспроводной передачи данных достигла 120 Гбит/с

Чтобы увеличить пропускную способность оборудования беспроводной связи, Tokyo Tech и Fujitsu Laboratories Ltd. разработали CMOS-чип для беспроводной передачи данных – он может обрабатывать сигналы на высоких скоростях в широком диапазоне частот от 70 до 105 ГГц, используя технологию увеличения полосы пропускания. Благодаря этим разработкам скорость 5G достигает 120 Гбит/с, пишет titech.ac.jp.

С целью запустить 5G к Олимпийским и Паралимпийским играм в Токио в 2020 году, увеличилось количество научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Вместе с разработкой 5G зафиксировано увеличение трафика, например, высокого качества видео-услуги, поскольку более широко используются смартфоны и планшеты. Ожидается, что у новых технологий (Интернет вещей или автономные автомобили) появятся различные функциональные требования.

Обычно базовые станции соединены оптическим волокном. Однако у такой технологии есть существенная проблема – сложно установить сеть волоконно-оптических кабелей в плотно застроенных городских районах или на территории, окруженной реками или горами. В связи с этим увеличивается спрос на подключение базовых станций к беспроводной сети вместо ВОЛС.

Для беспроводной передачи необходим широкий диапазон частот, поэтому рационально использовать миллиметровый диапазон от 30 до 300 ГГц. Из-за того, что миллиметровый диапазон использует высокие частоты, у разработчиков возникли сложности с проектированием интегральных схем CMOS. Также было проблематично разработать схемы приемопередатчиков, которые модулируют и демодулируют широкополосные сигналы в миллиметровом диапазоне с высоким качеством, и интерфейсные схемы, которые соединяют печатную плату с антенной.

Обзор результатов исследований

CMOS-чип для беспроводной передачи данных использует технологию, которая расширяет диапазон приемопередающих цепей, разделяя сигнал данных на две части и преобразуя их в разные диапазоны частот, а затем рекомбинируя. Каждый сигнал модулируется в полосу 17,5 ГГц, при чем низкочастотный сигнал занимает диапазон 70,0-87,5 ГГц, а высокочастотный сигнал - 87,5-105,0 ГГц. Эта технология обеспечивает высококачественную передачу сигнала по сверхширокополосному сигналу шириной 35 ГГц.

Ранее CMOS-чип был предназначен для 70-ГГц и 105 ГГц, но при этом качество сигнала ухудшалось более высокими гармониками. А недавно разработанная технология подавления гармоник разрешила эту проблему. Качество сигнала, требуемое для многоуровневой модуляции 16-QAM, было достигнуто с использованием метода увеличения более низкого разряда, а также объединения многих ступеней усилителя и встроенного фильтра с подавлением более высоких гармоник. Tokyo Tech разработала технологии для улучшения производительности приемопередатчиков и расширения диапазона, в то время как Fujitsu Laboratories отвечала за модульные технологии.

Будущие разработки

Этот результат позволяет увеличить пропускную способность беспроводного оборудования, которое может быть установлено на открытом воздухе. Сети с высокой пропускной способностью беспроводных базовых станций будут легко развертываться даже в местах, где трудно установить новые волоконно-оптические сети, например, в городских районах и местах, окруженных горами или реками, или для временных базовых станций, например, для Олимпийских игр. Таким образом, эта технология будет способствовать созданию хорошей коммуникационной среды.