「超5G」晶元來了！速度快到嚇人，每秒36Gb碼流

【新智元導讀】加利福尼亞大學歐文分校的電氣工程師發明了一種新的無線收發器，將無線電頻率提升到100GHz的範圍，使相比即將推出的5G，速度提高了四倍，預計這將成為未來6G通信標準的基礎。

5G還沒大範圍部署，下一代通訊技術已經在進行中。近日，加州大學歐文分校（UCI）納米級通信集成電路實驗室的研究人員宣布，他們已經開發出一種微型無線電晶元，可以在100GHz頻率範圍內發送和接收數據，預計這將成為未來6G通信標準的基礎。

雖然現在討論6G似乎還為時過早，但美國、芬蘭和韓國領先的無線研究人員一直專註於「亞毫米波」頻譜的在這方面的潛力，研究了約一年了; 美國聯邦通信委員會（FCC） 在今年3月開放了一條95GHz到3THz的頻譜用於實驗。

由於其獨特的特性以及缺乏相同光譜的競爭用途，超高頻無線電信號有望快速傳輸幾乎不可思議的數據量 - 足以將人類大腦級別的計算能力實時從伺服器傳輸到袖珍設備上。

UCI的研究人員發明的是一種4.4平方毫米的收發器，工作頻率在115-135GHz之間，在30厘米的距離內實現了每秒36千兆位的數據速率。該論文已經在IEEE發表。

研究人員在開發過程中遇到的最大障礙之一是通過收發器中的調製和解調來改變信號頻率。傳統上這是使用數字處理完成的，但最近的發現表明這種方法有物理限制。

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

為了解決這個問題，他們採用了一種晶元架構，通過在模擬和射頻域中調製數字位，顯著地放寬了數字處理要求。通過這種全新的數據處理方法，消耗功率僅超200兆瓦，包括必要的接收和解調硬體。

相比之下，最新的毫米波5G晶元使用較小的24-39GHz頻率，在低於6Gbps的範圍內實現峰值數據速率，而距離遠得多。

「我們將晶元稱為"超越5G"（beyond 5G），因為我們可以實現的速度和數據速率比新無線標準高出兩個數量級，」 UCI電氣工程和計算機科學教授Payam Heydari解釋說：「以更高的頻率進行操作意味著你和我以及其他所有人都可以獲得運營商提供的更大帶寬。」論文的一作Hossein Mohammadnezhad稱「新的收發器是首個在該頻率內提供端到端容量的收發器」。

研究人員預計該技術將在攜帶型電子設備之外得到應用，與恰當的波束形成天線結合，將消除對光纖電纜的需求，從而降低硬體、冷卻和功率的成本。類似的技術也將有助於下一代自動駕駛汽車的發展，並實現更強大的寬頻服務。

論文地址：

https://ieeexplore.ieee.org/document/8758316/authors#authors

參考鏈接：

https://venturebeat.com/2019/07/16/researchers-create-tiny-beyond-5g-chip-for-100ghz-data-transmission/

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