加利福尼亞大學歐文分校的電氣工程師發(fā)明了一種新的無線收發(fā)器，將無線電頻率提升到100GHz的范圍，使相比即將推出的5G，速度提高了四倍，預(yù)計這將成為未來6G通信標準的基礎(chǔ)。

5G還沒大范圍部署，下一代通訊技術(shù)已經(jīng)在進行中。近日，加州大學歐文分校（UCI）納米級通信集成電路實驗室的研究人員宣布，他們已經(jīng)開發(fā)出一種微型無線電芯片，可以在100GHz頻率范圍內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，預(yù)計這將成為未來6G通信標準的基礎(chǔ)。

雖然現(xiàn)在討論6G似乎還為時過早，但美國、芬蘭和韓國領(lǐng)先的無線研究人員一直專注于“亞毫米波”頻譜的在這方面的潛力，研究了約一年了;美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）在今年3月開放了一條95GHz到3THz的頻譜用于實驗。

由于其獨特的特性以及缺乏相同光譜的競爭用途，超高頻無線電信號有望快速傳輸幾乎不可思議的數(shù)據(jù)量 - 足以將人類大腦級別的計算能力實時從服務(wù)器傳輸?shù)叫湔湓O(shè)備上。

UCI的研究人員發(fā)明的是一種4.4平方毫米的收發(fā)器，工作頻率在115-135GHz之間，在30厘米的距離內(nèi)實現(xiàn)了每秒36千兆位的數(shù)據(jù)速率。該論文已經(jīng)在IEEE發(fā)表。

研究人員在開發(fā)過程中遇到的最大障礙之一是通過收發(fā)器中的調(diào)制和解調(diào)來改變信號頻率。傳統(tǒng)上這是使用數(shù)字處理完成的，但最近的發(fā)現(xiàn)表明這種方法有物理限制。

“摩爾定律說，我們應(yīng)該能夠通過減小晶體管的尺寸來增加晶體管的速度，例如你在發(fā)射器和接收器中找到的晶體管的速度，但事實并非如此，”Heydari表示：“你不能將電子分成兩部分，所以我們到了受半導體器件物理學所控制的水平?！?/p>

為了解決這個問題，他們采用了一種芯片架構(gòu)，通過在模擬和射頻域中調(diào)制數(shù)字位，顯著地放寬了數(shù)字處理要求。通過這種全新的數(shù)據(jù)處理方法，消耗功率僅超200兆瓦，包括必要的接收和解調(diào)硬件。

相比之下，最新的毫米波5G芯片使用較小的24-39GHz頻率，在低于6Gbps的范圍內(nèi)實現(xiàn)峰值數(shù)據(jù)速率，而距離遠得多。

“我們將芯片稱為'超越5G'（beyond 5G），因為我們可以實現(xiàn)的速度和數(shù)據(jù)速率比新無線標準高出兩個數(shù)量級，” UCI電氣工程和計算機科學教授Payam Heydari解釋說：“以更高的頻率進行操作意味著你和我以及其他所有人都可以獲得運營商提供的更大帶寬?！闭撐牡囊蛔鱄ossein Mohammadnezhad稱“新的收發(fā)器是首個在該頻率內(nèi)提供端到端容量的收發(fā)器”。

研究人員預(yù)計該技術(shù)將在便攜式電子設(shè)備之外得到應(yīng)用，與恰當?shù)牟ㄊ纬?a target="_blank">天線結(jié)合，將消除對光纖電纜的需求，從而降低硬件、冷卻和功率的成本。類似的技術(shù)也將有助于下一代自動駕駛汽車的發(fā)展，并實現(xiàn)更強大的寬帶服務(wù)。