Un nouveau réseau d'émetteurs-récepteurs alimentés sans fil de 256 éléments pour la communication 5G sans visibilité directe, offrant une transmission de puissance sans fil efficace et une efficacité de conversion de puissance élevée, a été conçu par des scientifiques de Tokyo Tech.

Le Conception innovante peut améliorer la couverture du réseau 5G même dans les endroits où la liaison est bloquée, améliorant ainsi la flexibilité et la zone de couverture, et potentiellement offrant un haut débit et une faible latence. communication plus accessible.

La communication 5G à ondes millimétriques, qui utilise des signaux radio à extrêmement haute fréquence (24 à 100 GHz), est une technologie prometteuse pour la communication sans fil de nouvelle génération, présentant une vitesse élevée, une faible latence et une grande capacité de réseau.

Cependant, les réseaux 5G actuels sont confrontés à deux défis majeurs. Le premier est le faible rapport signal/bruit (SNR). Un SNR élevé est crucial pour une bonne communication. Un autre défi est le blocage de liaison, qui fait référence à la perturbation du signal entre l'émetteur et le récepteur en raison d'obstacles tels que des bâtiments.

La formation de faisceaux est une technique clé pour la communication longue distance utilisant des ondes millimétriques qui améliore le SNR. Cette technique utilise un ensemble de capteurs pour se concentrer signaux radio en un faisceau étroit dans une direction spécifique, semblable à la focalisation du faisceau d’une lampe de poche sur un seul point. Cependant, il est limité aux communications en visibilité directe, où les émetteurs et les récepteurs doivent être en ligne droite, et le signal reçu peut être dégradé en raison d'obstacles.

De plus, le béton et les matériaux verriers modernes peuvent provoquer des pertes de propagation élevées. Il existe donc un besoin urgent d’un système de relais sans visibilité directe (NLoS) pour étendre la couverture du réseau 5G, en particulier à l’intérieur.

Pour résoudre ces problèmes, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur agrégé Atsushi Shirane du Laboratoire pour la recherche interdisciplinaire future en science et technologie de l'Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech) a conçu un nouvel émetteur-récepteur relais alimenté sans fil pour la communication 5G à ondes millimétriques de 28 GHz. . Leur papier est publié dans la revue Lettres IEEE sur les technologies micro-ondes et sans fil.

Shirane explique la motivation derrière leur étude : « Auparavant, pour la communication NLoS, deux types de relais 5G ont été explorés : un type actif et un type alimenté sans fil. Alors que le relais actif peut maintenir un bon SNR même avec quelques réseaux de redresseurs. , il a un niveau élevé pouvoir consommation.

« Le type alimenté sans fil ne nécessite pas d'alimentation dédiée, mais nécessite de nombreux réseaux de redresseurs pour maintenir le SNR en raison du faible gain de conversion et utilise des diodes CMOS avec un rendement de conversion de puissance inférieur à dix pour cent. Notre conception résout leurs problèmes tout en utilisant des circuits intégrés à semi-conducteurs disponibles dans le commerce. (CI). »

L'émetteur-récepteur proposé se compose de 256 réseaux de redresseurs avec transfert de puissance sans fil (WPT) à 24 GHz. Ces réseaux sont constitués de circuits intégrés discrets, notamment de diodes à l'arséniure de gallium, et de baluns, qui font l'interface entre les lignes de signaux équilibrées et asymétriques (bal-un), les commutateurs DPDT et les circuits intégrés numériques.

Notamment, l'émetteur-récepteur est capable de transmettre simultanément des données et de l'énergie, convertissant le signal WPT de 24 GHz en courant continu (DC) et facilite la transmission et la réception bidirectionnelles de 28 GHz en même temps.

Le signal 24 GHz est reçu individuellement sur chaque redresseur, tandis que le signal 28 GHz est transmis et reçu par formation de faisceau. Les deux signaux peuvent être reçus de la même direction ou de directions différentes et le signal 28 GHz peut être transmis soit avec rétroréflexion avec le signal pilote 24 GHz, soit dans n'importe quelle direction.

Les tests ont révélé que l'émetteur-récepteur proposé peut atteindre une efficacité de conversion de puissance de 54 % et un gain de conversion de -19 décibels, supérieur à celui des émetteurs-récepteurs classiques, tout en conservant le SNR sur de longues distances. De plus, il atteint une production d’électricité d’environ 56 milliwatts, qui peut être encore augmentée en augmentant le nombre de panneaux. Cela peut également améliorer la résolution des faisceaux d'émission et de réception.

« L'émetteur-récepteur proposé peut contribuer au déploiement du onde millimétrique Réseau 5G même dans les endroits où la liaison est bloquée, améliorant ainsi la flexibilité d'installation et la zone de couverture », a déclaré Shirane.