Набор микросхем, разработанных на основе существующих технологий производства, обеспечил скорость на порядок выше, чем у систем 5G. Японские инженеры разработали КМОП-чип приемопередатчика D-диапазона, который передал данные с максимальной скоростью передачи данных 640 Гбит/с. Это рекорд для беспроводного устройства, реализованного на интегральных схемах. Технология подходит для недорогого производства компонентов для связи следующего поколения.

Инженеры разработали набор микросхем приемопередатчика D-диапазона (114–170 ГГц), охватывающий полосу пропускания сигнальной цепи 56 ГГц. Приемопередатчик с размером микросхемы передатчика 1,87 мм x 3,30 мм и приемника — 1,65 мм x 2,60 мм. Для достижения высокой скорости инженеры использовали компактные усилители мощности, преобразователи и умножители частот.

Чтобы оценить беспроводную передачу, инженеры установили чипсет на плату и подключили его к внешней антенне с коэффициентом усиления 25 дБи. При тестировании с модулированным сигналом со скоростью передачи символов 40 Гбод и модуляцией 32QAM на расстоянии 36 см система достигла скорости передачи 200 Гбит/с с высокой точностью модуляции, с частотой битовых ошибок менее 0,001. Кроме того, используя модуляцию 16QAM и антенну с высоким коэффициентом усиления исследователи достигли скорости 120 Гбит/с на расстоянии 15 м.

Строение микросхем приемника и передатчика. Изображение: Tokyo Tech

Производительность чипсета с несколькими входами и несколькими выходами с четырьмя передатчиками и четырьмя модулями приемника показала еще более высокую скорость. Здесь каждая антенна может обрабатывать собственный поток данных, обеспечивая быструю связь. Используя модуляцию 16QAM, каждый канал достиг скорости 160 Гбит/с. В целом это привело к общей скорости 640 Гбит/с.

Схема эксперимента. Изображение: Tokyo Tech

Текущие высокочастотные системы 5G предлагают скорость до 10 Гбит/с и работают в диапазонах частот от 24 до 47 ГГц. Для следующего поколения систем мобильной связи ученые экспериментируют с более высокими диапазонами частот. Они используют высокую скорость передачи данных, но сигнал подвержен затуханию. Поэтому для широкого внедрения беспроводных систем следующего поколения решающее значение имеют экономически эффективные передатчики и приемники, способные поддерживать уровень сигнала.

Исследователи отмечают, что КМОП-чипы представляют собой относительно недорогую и широко используемую технологию. Поэтому будет легко наладить массовое производство новых чипов.