Para 2030, se espera que las comunicaciones móviles 6G allane el camino para aplicaciones innovadoras como la inteligencia artificial, la realidad virtual y el Internet de las cosas.Esto requerirá un mayor rendimiento que el actual estándar móvil 5G utilizando nuevas soluciones de hardware.Como tal, en EuMW 2022, Fraunhofer IAF presentará un módulo transmisor de GaN energéticamente eficiente desarrollado conjuntamente con Fraunhofer HHI para el rango de frecuencia 6G correspondiente por encima de 70 GHz.El alto rendimiento de este módulo ha sido confirmado por Fraunhofer HHI.
Vehículos autónomos, telemedicina, fábricas automatizadas: todas estas futuras aplicaciones en el transporte, la atención médica y la industria se basan en tecnologías de la información y la comunicación que van más allá de las capacidades del actual estándar de comunicaciones móviles de quinta generación (5G).El lanzamiento esperado de las comunicaciones móviles 6G en 2030 promete proporcionar las redes de alta velocidad necesarias para los volúmenes de datos que se necesitarán en el futuro, con tasas de datos superiores a 1 Tbps y latencia de hasta 100 µs.
Desde 2019 como proyecto KONFEKT (“Componentes de comunicación 6G”).
Los investigadores han desarrollado módulos de transmisión basados en semiconductores de potencia de nitruro de galio (GaN), que por primera vez pueden utilizar el rango de frecuencia de aproximadamente 80 GHz (banda E) y 140 GHz (banda D).El innovador módulo transmisor de banda E, cuyo alto rendimiento ha sido probado con éxito por Fraunhofer HHI, se presentará al público experto en la Semana Europea de las Microondas (EuMW) en Milán, Italia, del 25 al 30 de septiembre de 2022.
“Debido a las altas demandas de rendimiento y eficiencia, 6G requiere nuevos tipos de equipos”, explica el Dr. Michael Mikulla de Fraunhofer IAF, quien coordina el proyecto KONFEKT.“Los componentes de última generación de hoy en día están llegando a sus límites.Esto se aplica en particular a la tecnología de semiconductores subyacente, así como a la tecnología de ensamblaje y antena.Para lograr los mejores resultados en términos de potencia de salida, ancho de banda y eficiencia energética, utilizamos circuitos de microondas de microondas (MMIC) de integración monolítica basados en GaN de nuestro módulo que reemplaza los circuitos de silicio utilizados actualmente. Como semiconductor de banda prohibida amplia, GaN puede operar a voltajes más altos , proporcionando pérdidas significativamente menores y componentes más compactos. Además, nos estamos alejando de los paquetes de diseño plano y de montaje en superficie para desarrollar arquitecturas de formación de haces de baja pérdida con guías de ondas y circuitos paralelos incorporados”.
Fraunhofer HHI también participa activamente en la evaluación de guías de ondas impresas en 3D.Se han diseñado, fabricado y caracterizado varios componentes mediante el proceso de fusión selectiva por láser (SLM), incluidos divisores de potencia, antenas y alimentadores de antena.El proceso también permite la producción rápida y rentable de componentes que no se pueden fabricar con métodos tradicionales, allanando el camino para el desarrollo de la tecnología 6G.
“A través de estas innovaciones tecnológicas, los Institutos Fraunhofer IAF y HHI permiten que Alemania y Europa den un paso importante hacia el futuro de las comunicaciones móviles, al mismo tiempo que realizan una importante contribución a la soberanía tecnológica nacional”, dijo Mikula.
El módulo de banda E proporciona 1 W de potencia de salida lineal de 81 GHz a 86 GHz mediante la combinación de la potencia de transmisión de cuatro módulos separados con un conjunto de guía de ondas de pérdida extremadamente baja.Esto lo hace adecuado para enlaces de datos punto a punto de banda ancha en largas distancias, una capacidad clave para futuras arquitecturas 6G.
Varios experimentos de transmisión realizados por Fraunhofer HHI han demostrado el rendimiento de los componentes desarrollados conjuntamente: en varios escenarios al aire libre, las señales cumplen con la especificación de desarrollo 5G actual (5G-NR Release 16 del estándar 3GPP GSM).A 85 GHz, el ancho de banda es de 400 MHz.
Con la línea de vista, los datos se transmiten con éxito hasta 600 metros en modulación de amplitud en cuadratura de 64 símbolos (64-QAM), lo que proporciona una alta eficiencia de ancho de banda de 6 bps/Hz.La magnitud del vector de error (EVM) de la señal recibida es de -24,43 dB, muy por debajo del límite de 3GPP de -20,92 dB.Debido a que la línea de visión está bloqueada por árboles y vehículos estacionados, los datos modulados 16QAM se pueden transmitir con éxito hasta 150 metros.Los datos de modulación en cuadratura (modulación por desplazamiento de fase en cuadratura, QPSK) todavía se pueden transmitir y recibir con éxito con una eficiencia de 2 bps/Hz incluso cuando la línea de visión entre el transmisor y el receptor está completamente bloqueada.En todos los escenarios, una alta relación señal/ruido, a veces superior a 20 dB, es esencial, especialmente teniendo en cuenta el rango de frecuencia, y solo puede lograrse aumentando el rendimiento de los componentes.
En el segundo enfoque, se desarrolló un módulo transmisor para un rango de frecuencia de alrededor de 140 GHz, combinando una potencia de salida de más de 100 mW con un ancho de banda máximo de 20 GHz.Las pruebas de este módulo aún están por delante.Ambos módulos transmisores son componentes ideales para desarrollar y probar futuros sistemas 6G en el rango de frecuencia de terahercios.
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Hora de publicación: 18-oct-2022
