Los microchips reflectores 3D podrían acelerar el desarrollo de la tecnología inalámbrica 6G
Un chip semiconductor permitirá que dispositivos cada vez más pequeños funcionen a las frecuencias más altas necesarias para la futura tecnología de comunicación 6G tal y como afirma un nuevo trabajo de un grupo de investigadores de la Universidad de Cornell (Estados Unidos).
La próxima generación de comunicaciones inalámbricas no sólo requiere un mayor ancho de banda en frecuencias más altas, sino que también necesita un poco más de tiempo. El nuevo chip añade un retraso de tiempo necesario para que las señales enviadas a través de múltiples matrices puedan alinearse en un único punto en el espacio, sin desintegrarse.
El artículo del equipo, 'Ultra-Compact Quasi-True-Time-Delay for Boosting Wireless Channel- Capacity"' se publica en 'Nature'. El autor principal es Bal Govind, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica e informática.
La mayoría de las comunicaciones inalámbricas actuales, como los teléfonos 5G, funcionan en frecuencias inferiores a 6 gigahercios (GHz). Las empresas de tecnología han intentado desarrollar una nueva ola de comunicaciones celulares 6G que utilicen frecuencias superiores a 20 GHz, donde hay más ancho de banda disponible, lo que significa que pueden fluir más datos y a un ritmo más rápido. Se espera que 6G sea 100 veces más rápido que 5G.
Sin embargo, dado que la pérdida de datos a través del medio ambiente es mayor a frecuencias más altas, un factor crucial es cómo se transmiten los datos. En lugar de depender de un solo transmisor y un solo receptor, la mayoría de las tecnologías 5G y 6G utilizan un método más eficiente energéticamente: una serie de conjuntos en fase de transmisores y receptores.
"Cada frecuencia en la banda de comunicación pasa por diferentes retrasos", comenta Govind. "El problema que estamos abordando tiene décadas de antigüedad: el de transmitir datos de gran ancho de banda de manera económica para que las señales de todas las frecuencias se alineen en el lugar y momento correctos".
"No se trata sólo de construir algo con suficiente retraso, sino de construir algo con suficiente retraso donde todavía tengas una señal al final", añade la autora principal del trabajo Alyssa Apsel , profesora de ingeniería. "El truco es que pudimos hacerlo sin pérdidas enormes", añade.
"Dado que el objetivo de nuestro diseño era empaquetar tantos elementos de retardo como fuera posible --comenta Govind-- imaginamos cómo sería enrollar el camino de la señal en guías de ondas tridimensionales y hacer rebotar las señales en ellas para causar retraso, en lugar de extender lateralmente cables de longitud de onda a través del chip".
El equipo diseñó una serie de estos reflectores 3D unidos para formar una "línea de transmisión sintonizable". El circuito integrado resultante ocupa una superficie de 0,13 milímetros cuadrados, que es más pequeña que los desfasadores y, sin embargo, casi duplica la capacidad de canal (es decir, la velocidad de datos) de los conjuntos inalámbricos convencionales. Y al aumentar la velocidad de datos proyectada, el chip podría brindar un servicio más rápido y llevar más datos a los usuarios de teléfonos celulares.
"El gran problema con los arreglos en fase es el equilibrio entre intentar hacer estas cosas lo suficientemente pequeñas como para colocarlas en un chip y mantener la eficiencia", explica Apsel. "La respuesta a la que ha llegado la mayor parte de la industria es: Bueno, no podemos retrasar el tiempo, así que vamos a retrasar las fases". Y eso limita fundamentalmente la cantidad de información que puedes transmitir y recibir. Simplemente reciben ese golpe.
"Creo que una de nuestras principales innovaciones es realmente la pregunta: ¿es necesario construirlo de esta manera?" reflexiona Apsel. "Si podemos aumentar la capacidad del canal en un factor de 10 cambiando un componente, eso sería un cambio de juego bastante interesante para las comunicaciones", concluye como solución al problema.
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