Un abilitatore di coesistenza dei dispositivi per le future reti 5G
Per rispettare la loro promessa di aumentare di 1 000 volte la velocità dati, le future reti 5G devono utilizzare una vasta gamma di bande spettrali. Ma mentre questa gamma continua ad espandersi, anche la concorrenza tra i sistemi che usano la rete diventa più feroce: la coesistenza diventa un problema. «È una necessità dell’evoluzione 5G. Per migliorare ulteriormente l’utilizzo dello spettro spaziale, i sistemi 5G dovrebbero distribuire più densamente l’infrastruttura wireless e aprire la strada all’utilizzo delle bande di frequenza 27GHz e superiori. Ciò aumenterà inevitabilmente le interferenze tra gli utenti e tra i sistemi, quindi dobbiamo trovare nuovi modi per rendere possibile la loro coesistenza», spiega Mirjana Videnovic-Misic, coordinatrice del progetto FUDACT. La dott.ssa Videnovic-Misic conosce bene questo problema. Ha trascorso infatti gli ultimi tre anni a progettare un ricevitore di picocelle banda larga resistente ai bloccanti nella tecnologia UTBB-FD-SOI (ultra-thin body and buried oxide Fully Depleted SOI) a 28 nm di STMicroelectronics. «Poiché la maggior parte delle tecnologie submicroniche profonde subiscono variazioni significative del processo, ho elaborato una procedura di ottimizzazione in grado di sfruttare le caratteristiche uniche del processo CMOS UTBB FD-SOI a 28 nm, mantenendo una solida struttura di circuito / sistema», afferma. FUDACT è un ricevitore con circuito mescolatore in ingresso che vanta una naturale resistenza ai forti bloccanti fuori banda (OOB) e include anche un filtro biquad come secondo stadio di ricevitore di banda base. Se progettato con cura, può sopprimere il segnale OOB mentre i segnali deboli desiderati vengono campionati e moltiplicati con fattori di ponderazione adeguati per ottenere informazioni su di essi nella banda base. Il ricevitore beneficia anche della gamma di tensioni di polarizzazione estesa del corpo e di un’efficienza del corpo elevata specifica per la tecnologia CMOS UTBB FDSOI a 28 nm. Applicando questo, «È possibile compensare le variazioni di processo e garantire che il rumore, la linearità e i requisiti di potenza siano entro +/- 10 % dei valori target per l’amplificatore della banda base, il nucleo del ricevitore progettato, spiega la dott.ssa Videnovic-Misic. Il progetto FUDACT è ancora in fase di elaborazione e la fase successiva sarà la convalida in laboratorio (dopo di che raggiungerà TRL4). La dott.ssa Videnovic-Misic spera di andare avanti con il suo sviluppo grazie alla nuova posizione che ha acquisito recentemente presso Silicon Austria Labs (SAL), un nuovo centro di ricerca per sistemi elettronici che punta a affermarsi come uno dei punti di eccellenza europei. «Come scienziato senior, sarò responsabile della selezione del personale, della formazione, della guida del team e della progettazione di circuiti integrati. Questo mi darà la possibilità di mettere in pratica tutte le abilità che ho acquisito in FUDACT. Mi consentirà di contribuire direttamente e sostenere la crescita sostenibile degli ingegneri competenti nel settore RFIC in Europa. C’è la possibilità che questo progetto sia in qualche modo proseguito in tale contesto, come una cooperazione tra industria e SAL». Non c’è dubbio che la coesistenza rimarrà un tema caldo tra i soggetti interessati nel 5G nei prossimi anni. Come sottolinea la dott.ssa Videnovic-Misic, anche la Commissione federale delle comunicazioni degli Stati Uniti ha deciso di imporre nuove regole e regolamenti volti ad accelerare la diffusione delle piccole celle, in modo che gli Stati Uniti possano «vincere» la gara globale del 5G. Perseguire la ricerca FUDACT potrebbe essere la chiave per consentire all’Europa di tenere il passo.
Parole chiave
FUDACT, 5G, coesistenza, UTBB FD-SOI, STMicroelectronics, ricevitore circuito mescolatore ingresso
