Un nouvel émetteur-récepteur sans fil inventé par des ingénieurs électriciens de l'Université de Californie, Irvine augmente les fréquences radio dans le territoire des 100 gigahertz, quadrupler la vitesse de la prochaine 5G, ou de cinquième génération, norme de communication sans fil.

Labellisé « émetteur-récepteur de bout en bout » par ses créateurs dans les laboratoires de circuits intégrés de communication à l'échelle nanométrique de l'UCI, la puce de silicium de 4,4 millimètres carrés est capable de traiter les signaux numériques beaucoup plus rapidement et de manière plus économe en énergie grâce à son architecture numérique-analogique unique. L'innovation de l'équipe est décrite dans un article publié récemment dans le Journal IEEE des circuits à semi-conducteurs .

"Nous appelons notre puce 'au-delà de la 5G' car la vitesse et le débit de données combinés que nous pouvons atteindre sont supérieurs de deux ordres de grandeur à la capacité de la nouvelle norme sans fil, " a déclaré l'auteur principal Payam Heydari, Directeur du NCIC Labs et professeur UCI de génie électrique et d'informatique. "En outre, fonctionner à une fréquence plus élevée signifie que vous et moi et tout le monde pouvons bénéficier d'une plus grande partie de la bande passante offerte par les opérateurs."

Il a déclaré que les chercheurs universitaires et les ingénieurs en circuits de communication voulaient depuis longtemps savoir si les systèmes sans fil sont capables des performances et des vitesses élevées des réseaux à fibre optique. « Si une telle possibilité pouvait se concrétiser, il transformerait l'industrie des télécommunications, parce que l'infrastructure sans fil apporte de nombreux avantages par rapport aux systèmes filaires, " a déclaré Heydari.

La réponse de son groupe se présente sous la forme d'un nouvel émetteur-récepteur qui dépasse la norme sans fil 5G - conçue pour fonctionner dans la plage de 28 à 38 gigahertz - dans la norme 6G, qui devrait fonctionner à 100 gigahertz et plus.

"La Federal Communications Commission a récemment ouvert de nouvelles bandes de fréquences supérieures à 100 gigahertz, " a déclaré l'auteur principal et chercheur de troisième cycle Hossein Mohammadnezhad, un étudiant diplômé de l'UCI au moment des travaux qui a obtenu cette année un doctorat. en génie électrique et informatique. "Notre nouvel émetteur-récepteur est le premier à fournir des capacités de bout en bout dans cette partie du spectre."

Disposer d'émetteurs et de récepteurs capables de gérer de telles communications de données à haute fréquence va être vital pour inaugurer une nouvelle ère sans fil dominée par « l'internet des objets, " véhicules autonomes, et une large bande largement étendue pour le streaming de contenu vidéo haute définition et plus encore.

Alors que ce rêve numérique anime les développeurs de technologies depuis des décennies, des écueils ont commencé à apparaître sur la voie du progrès. Selon Heydari, la modification des fréquences des signaux par modulation et démodulation dans les émetteurs-récepteurs se fait traditionnellement via un traitement numérique, mais ces dernières années, les ingénieurs en circuits intégrés ont commencé à voir les limites physiques de cette méthode.

"La loi de Moore dit que nous devrions être en mesure d'augmenter la vitesse des transistors, comme ceux que l'on trouve dans les émetteurs et les récepteurs, en diminuant leur taille, mais ce n'est plus le cas, " dit-il. " Vous ne pouvez pas casser des électrons en deux, nous avons donc approché les niveaux qui sont régis par la physique des dispositifs à semi-conducteurs."

Pour contourner ce problème, Les chercheurs du NCIC Labs ont utilisé une architecture de puce qui assouplit considérablement les exigences de traitement numérique en modulant les bits numériques dans les domaines analogiques et radiofréquences.

Heydari a déclaré qu'en plus de permettre la transmission de signaux dans la gamme de 100 gigahertz, la disposition unique de l'émetteur-récepteur lui permet de consommer considérablement moins d'énergie que les systèmes actuels pour un coût global réduit, ouvrant la voie à une adoption généralisée sur le marché de l'électronique grand public.

Co-auteur Huan Wang, un doctorant UCI en génie électrique &informatique et un membre NCIC Labs, a déclaré que la technologie combinée aux systèmes multiéléments - qui utilisent plusieurs antennes pour orienter les faisceaux - facilite un certain nombre d'applications perturbatrices dans le transfert de données et la communication sans fil.

"Notre innovation élimine le besoin de kilomètres de câbles à fibre optique dans les centres de données, afin que les opérateurs de fermes de données puissent effectuer un transfert sans fil ultra-rapide et économiser de l'argent considérable sur le matériel, refroidissement et puissance, " il a dit.