Sposób na współistnienie urządzeń w przyszłych sieciach 5G
Aby przyszłe sieci 5G mogły osiągnąć przewidywany, teoretycznie nawet 1000-krotny wzrost szybkości przesyłu danych, konieczne jest używanie szerokiego zakresu pasm częstotliwości. Jednak w miarę rozszerzania tego zakresu istotnym problemem staje się współistnienie urządzeń i rywalizacja między licznymi systemami korzystającymi z tej samej sieci. „Jest to nieunikniona konsekwencja ewolucji sieci 5G. Aby coraz lepiej wykorzystywać dostępne pasma częstotliwości, systemy 5G powinny stosować coraz gęstszą infrastrukturę łączności bezprzewodowej, co docelowo pozwoli korzystać z pasm częstotliwości 27 GHz i wyższych. Niewątpliwie spowoduje to zwiększenie interferencji między poszczególnymi użytkownikami i systemami, więc musimy znaleźć nowe sposoby na zapewnienie ich równoległego funkcjonowania”, wyjaśnia dr Mirjana Videnovic-Misic, koordynatorka projektu FUDACT. Dr Videnovic-Misic ma już duże doświadczenie w tym zakresie. W ciągu ostatnich trzech lat pracowała między innymi nad zaprojektowaniem odbiornika pikokomórkowego odpornego na szerokopasmowe zakłócenia blokujące, wykonanego w opracowanej przez firmę STMicroelectronics technologii 28 nm UTBB-FD-SOI (ang. Ultra-Thin Body and Buried oxide Fully Depleted SOI). „Ponieważ większość głębokich technologii submikronowych jest narażona na znaczne różnice w procesie technologicznym, opracowałam procedurę optymalizacji pozwalającą wykorzystywać unikalne cechy procesu CMOS UTBB FD-SOI w technologii 28 nm przy jednoczesnym utrzymaniu niezawodności układu i całego systemu”, mówi. Układ FUDACT to odbiornik z mikserem wstępnym wyróżniający się naturalną odpornością na silne pozapasmowe zakłócenia blokujące. Dodatkowo jest on wyposażony w filtr dwukwadratowy w drugim stopniu odbiornika pasma podstawowego. Przy odpowiednio starannym zaprojektowaniu układ tego typu może tłumić sygnał pozapasmowy, a jednocześnie próbkować słabe sygnały pożądane i mnożyć je przez odpowiednie współczynniki wagowe w celu wyodrębnienia z pasma podstawowego informacji na ich temat. Dodatkową zaletą odbiornika jest rozszerzony zakres napięcia polaryzacji korpusu i wysoka sprawność korpusu wynikająca bezpośrednio z cech układów CMOS w technologii 28 nm UTBB FDSOI CMOS. Jak wyjaśnia dr Videnovic-Misic, zastosowanie takiej konstrukcji „pozwala kompensować różnice technologiczne i utrzymywać wymagane parametry szumów, liniowości i zasilania w zakresie +/- 10% od wartości docelowych dla wzmacniacza pasma podstawowego, który stanowi rdzeń zaprojektowanego odbiornika”. Konstrukcja FUDACT jest wciąż dopracowywana i po przejściu weryfikacji w warunkach laboratoryjnych osiągnie poziom TRL4. Dr Videnovic-Misic ma nadzieję na sprawne przejście do fazy wdrożenia dzięki otrzymanemu niedawno stanowisku w Silicon Austria Labs (SAL) – nowo utworzonym centrum badań systemów elektronicznych, które będzie dążyć do osiągnięcia rangi jednego z europejskich centrów doskonałości. „Jako starszy pracownik badawczy będę odpowiadać za rekrutację, szkolenie i prowadzenie zespołu oraz projektowanie układów scalonych. Dzięki temu będę mieć okazję do praktycznego wykorzystania wszystkich umiejętności zdobytych w toku projektu FUDACT. Zyskam możliwość bezpośredniego wspomagania długoterminowego rozwoju inżynierów RFIC w Europie. Niewykluczone, że projekt będzie w pewnej formie kontynuowany w ramach współpracy SAL z przemysłem”. Nie ulega wątpliwości, że współistnienie w sieciach 5G będzie w najbliższych latach kluczowym aspektem rozwoju tej technologii. Jak podkreśla dr Videnovic-Misic, nawet Federalna Komisja Komunikacji Stanów Zjednoczonych zdecydowała się wprowadzić nowe wytyczne i przepisy mające przyspieszyć rozwój małych komórek, aby zapewnić prymat Stanów Zjednoczonych w globalnym wyścigu 5G. Kontynuowanie badań FUDACT może mieć kluczowe znaczenie dla przyszłej konkurencyjności Europy w tej dziedzinie.
Słowa kluczowe
FUDACT, 5G, współistnienie, koegzystencja, UTBB FD-SOI, STMicroelectronics, odbiornik z mikserem wstępnym
