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(noticias nanowerk) La próxima generación de comunicaciones inalámbricas no sólo requiere un mayor ancho de banda en frecuencias más altas, sino también un poco más de tiempo.
Los investigadores de Cornell han desarrollado un chip semiconductor que añade un retardo de tiempo necesario para que las señales enviadas a través de múltiples conjuntos puedan alinearse en un único punto del espacio sin decaer. El enfoque permitirá que dispositivos cada vez más pequeños funcionen a las frecuencias más altas requeridas por la futura tecnología de comunicaciones 6G.
El artículo del equipo fue publicado en Naturaleza (“Retraso de tiempo casi real ultracompacto para aumentar la capacidad del canal inalámbrico”). 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 apuntan a desarrollar una nueva ola de comunicaciones móviles 6G utilizando frecuencias superiores a 20 GHz, donde hay más ancho de banda disponible, lo que significa que más datos pueden fluir más rápido. Se dice que 6G es 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 enrutan los datos. En lugar de depender de un único transmisor y 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 sufre diferentes retrasos», dijo Govind. «El problema que estamos abordando tiene décadas de antigüedad: se trata de transmitir datos de gran ancho de banda de manera económica para que las señales de todas las frecuencias lleguen al lugar correcto y en el momento correcto».
![Chip de computadora](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id64813_1.jpg)
«No se trata sólo de construir algo con suficiente retraso, sino de construir algo con suficiente retraso para que todavía tengas una señal al final», dijo la autora principal Alyssa Apsel, profesora de ingeniería de IBM y directora de ingeniería eléctrica e informática de Cornell Engineering. «El truco es que lo hicimos sin grandes pérdidas».
Este retraso ha sido generado anteriormente por circuitos desfasadores, pero estos solo pueden procesar una cantidad limitada de datos. Este es un problema particular con las señales de banda ancha, donde las frecuencias más altas y más bajas pueden estar desfasadas, lo que resulta en una señal borrosa, un fenómeno conocido como «entrecerramiento del haz». E integrar retrasos de tiempo en un pequeño chip que cabe en un teléfono inteligente no es una tarea fácil.
“La mayor parte de la forma en que se construye este retardo de tiempo es, literalmente, utilizar un cable largo que permite retrasar una señal desde el punto A al punto B. Y necesitamos hacer que este retraso sea ajustable para que podamos redirigir este haz a diferentes lugares”. Queremos que sea reconfigurable”, dijo Apsel.
Govind trabajó con el becario postdoctoral y coautor Thomas Tapen para diseñar un semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS) que puede ajustar un retardo de tiempo en un ancho de banda ultra amplio de 14 GHz con una resolución de fase de hasta 1 grado.
«Dado que el objetivo de nuestro diseño era acomodar tantos elementos de retardo como fuera posible», dijo Govind, «imaginamos cómo sería envolver la trayectoria de la señal en guías de ondas tridimensionales y rebotar las señales en ellas». distribuyendo cables de longitud de onda lateralmente a través del chip”.
El equipo desarrolló 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, lo que lo hace más pequeño que los desfasadores, pero casi duplica la capacidad del canal (es decir, la velocidad de datos) de los conjuntos inalámbricos tradicionales. Y al aumentar la velocidad de datos prevista, el chip podría ofrecer un servicio más rápido y proporcionar más datos a los usuarios de teléfonos móviles.
«El gran problema con los arreglos en fase es el equilibrio entre tratar de hacer estas cosas lo suficientemente pequeñas como para caber en un chip y mantener la eficiencia», dijo Apsel. «La respuesta que ha encontrado la mayor parte de la industria es: ‘Bueno, no podemos retrasar el tiempo, así que haremos un retraso de fase’. Y eso básicamente limita la cantidad de información que puedes enviar y recibir. Simplemente reciben este golpe.
«Creo que una de nuestras mayores innovaciones es realmente preguntar: ‘¿Tienes que construirlo así?'», dijo Apsel. «Si podemos aumentar la capacidad del canal en un factor de 10 reemplazando un componente, eso sería un cambio de juego bastante interesante para las comunicaciones».
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