En ny trådlös transceiver uppfunnen av elektriker vid University of California, Irvine ökar radiofrekvenserna till 100 gigahertz territorium, fyrdubbla hastigheten på kommande 5G, eller femte generationen, standard för trådlös kommunikation.

Märkt som en "änd-till-ände-sändare-mottagare" av dess skapare i UCI:s Nanoscale Communication Integrated Circuits Labs, det 4,4-millimeter kvadratiska kiselchippet kan bearbeta digitala signaler betydligt snabbare och mer energieffektivt tack vare sin unika digital-analoga arkitektur. Teamets innovation beskrivs i en artikel som nyligen publicerades i IEEE Journal of Solid-State Circuits .

"Vi kallar vårt chip "beyond 5G" eftersom den kombinerade hastigheten och datahastigheten som vi kan uppnå är två storleksordningar högre än kapaciteten hos den nya trådlösa standarden, " sa seniorförfattaren Payam Heydari, NCIC Labs direktör och UCI professor i elektroteknik och datavetenskap. "Dessutom, att arbeta med en högre frekvens innebär att du och jag och alla andra kan få en större del av den bandbredd som operatörerna erbjuder."

Han sa att akademiska forskare och kommunikationskretsingenjörer länge har velat veta om trådlösa system är kapabla till fiberoptiska nätverks höga prestanda och hastigheter. "Om en sådan möjlighet kunde förverkligas, det skulle förändra telekommunikationsindustrin, eftersom trådlös infrastruktur ger många fördelar jämfört med trådbundna system, " sa Heydari.

Hans grupps svar är i form av en ny transceiver som hoppar över den trådlösa 5G-standarden – designad att fungera inom intervallet 28 till 38 gigahertz – in i 6G-standarden, som förväntas fungera på 100 gigahertz och över.

"Federal Communications Commission öppnade nyligen upp nya frekvensband över 100 gigahertz, " sa huvudförfattaren och forskarforskaren Hossein Mohammadnezhad, en UCI-student vid tiden för arbetet som i år tog en doktorsexamen. i elektroteknik &datavetenskap. "Vår nya transceiver är den första som tillhandahåller end-to-end-funktioner i den här delen av spektrumet."

Att ha sändare och mottagare som kan hantera sådan högfrekvent datakommunikation kommer att vara avgörande för att inleda en ny trådlös era dominerad av "sakernas internet, "autonoma fordon, och kraftigt utökat bredband för streaming av högupplöst videoinnehåll med mera.

Även om denna digitala dröm har drivit teknikutvecklare i årtionden, stötestenar har börjat dyka upp på vägen mot framsteg. Enligt Heydari, att ändra frekvenser för signaler genom modulering och demodulering i transceivrar har traditionellt gjorts via digital bearbetning, men integrerade kretsingenjörer har på senare år börjat se de fysiska begränsningarna med denna metod.

"Moores lag säger att vi borde kunna öka hastigheten på transistorer - som de du skulle hitta i sändare och mottagare - genom att minska deras storlek, men så är det inte längre, " sa han. "Du kan inte bryta elektroner i två delar, så vi har närmat oss de nivåer som styrs av halvledarenheternas fysik."

För att komma runt detta problem, NCIC Labs forskare använde en chiparkitektur som avsevärt lättar på digitala bearbetningskrav genom att modulera de digitala bitarna i de analoga och radiofrekvensdomänerna.

Heydari sa att förutom att möjliggöra överföring av signaler i intervallet 100 gigahertz, Transceiverns unika layout gör att den förbrukar betydligt mindre energi än nuvarande system till en reducerad total kostnad, banar väg för en bred användning på marknaden för konsumentelektronik.

Medförfattare Huan Wang, en UCI doktorand i elektroteknik och datavetenskap och en NCIC Labs-medlem, sade att tekniken i kombination med fasade array-system - som använder flera antenner för att styra strålar - underlättar ett antal störande tillämpningar inom trådlös dataöverföring och kommunikation.

"Vår innovation eliminerar behovet av kilometervis av fiberoptiska kablar i datacenter, så datafarmoperatörer kan göra ultrasnabb trådlös överföring och spara avsevärda pengar på hårdvara, kyla och kraft, " han sa.