Kaliforniya Universiteti, İrvin tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

UC Irvine-də elektrik mühəndisləri tərəfindən hazırlanmış yeni silikon çipli simsiz ötürücü, yüksək enerji səmərəliliyi ilə fiber optik kabellərlə rəqabət aparan məlumat ötürmə sürətini təmin edir. Çipdəki etiketli komponentlərə PRBS, yalançı təsadüfi bit ardıcıllığı generatoru; LO, lokal osilator; QPSK, kvadratur faza dəyişmə açarı; Sub-TX, alt ötürücü bloku; SPI, serial periferik interfeys; və anten daxildir. Müəllif: Payam Heydəri / UC Irvine

Kaliforniya Universitetinin elektrik mühəndisləri tərəfindən icad edilən yeni ötürücü-ötürücü cihazı olan İrvine, radio tezliklərini 140 giqahers əraziyə qədər artıraraq, fiziki fiber-optik kabellərlə rəqabət aparan məlumat sürətlərini açır və 6G və FutureG məlumat ötürmə protokollarına keçid üçün zəmin yaradır.

Qəbuledici-ötürücü cihazı yaratmaq üçün UC Irvine-in Samueli Mühəndislik Məktəbindəki tədqiqatçılar rəqəmsal və analoq emalı birləşdirən unikal bir arxitektura hazırladılar. Nəticədə, həm ötürücü, həm də qəbuledicidən ibarət olan və əvvəllər mövcud olan texnologiyalardan daha sürətli və daha yüksək enerji səmərəliliyi ilə rəqəmsal siqnalları emal edə bilən bir silikon çip sistemi yarandı.

   Hubble yeni tip obyektlərin ilk nümunəsi olan Cloud-9-u araşdırır

Video Player is loading.Play Video

UC Irvine-in Nanomiqyaslı Rabitə İnteqrasiyalı Dövrlər Laboratoriyalarından olan komanda, bu ay IEEE Jurnalı of Solid-Circuits jurnalında dərc olunmuş iki məqalədə işlərini təqdim edir. Bir məqalədə mühəndislər ” bitlərdən antenaya ” ötürücü adlandırdıqları texnologiyanı , ikinci məqalədə isə ” antenadan bitə ” qəbuledicisini müzakirə edirlər.

NCIC Labs direktoru, UC Irvine Kanslerinin elektrik mühəndisliyi və kompüter elmləri üzrə professoru və hər iki məqalənin baş müəllifi Payam Heydəri bildirib ki, “Biz bu texnologiyanı ‘simsiz lifli patch cord’ adlandırırıq, çünki o, fiziki kabellər olmadan lifli optikanın sürətli sürətini təklif edir. Mövcud 5G standartlarından xeyli yüksək tezlik diapazonunda – F-diapazonunda işləməklə, maşınların, robotların və məlumat mərkəzlərinin ünsiyyət qurma tərzini dəyişdirəcək böyük bant genişliyi təklif edə bilərik.”

O, bu irəliləyişin uzunmüddətli strateji vizyonunun kulminasiya nöqtəsi olduğunu söylədi. Onun komandası, enerji udan məlumat çeviricilərinə əsaslanan ənənəvi qarışıq siqnal çip arxitekturalarının nəticədə “performans divarına dəyəcəyini” anladıqdan sonra, 2020-ci ildə bit-antena konsepsiyasını formalaşdırmağa başladı.UC Irvine elektrik mühəndisləri tərəfindən hazırlanmış simsiz ötürücü sistemin qəbuledici çipinin komponentlərinə qəbuledicinin ön hissəsi olan RXFE; dəyişkən gücləndirici olan VGA; fasiləsiz zaman xətti ekvalayzeri olan CTLE; saat və məlumatların bərpası olan CDR; və baza diapazonu olan BB daxildir. Mənbə: Payam Heydəri / UC Irvine

Dövrə dizaynına innovativ yanaşmalar

“Biz başa düşdük ki, çipi əritmədən mövcud simsiz cihazların sürətindən 100 dəfə çox olan 100 giqabit/saniyəlik çətin mərhələyə çatmaq üçün dövrə topologiyasını kökündən yenidən düşünməli olduq”, – deyə Heydəri bildirib. “Yüksək sürətli dizaynların üzləşdiyi ciddi güc mübadilələrini dəf edə biləcək yeni, tamamilə analoq arxitekturalar təsəvvür etdik.”

Komanda üzvləri sürət artdıqca rəqəmsal və analoq arasındakı sərhədin dəyişməli olduğunu başa düşdülər. Ağır işləri analoq sahəsinə keçirməklə, standart 5G çiplərini məhdudlaşdıran səmərəsizliyi aradan qaldıra bildilər. Heydəri akademik tədqiqatçıların və rabitə mühəndislərinin uzun müddətdir ki, çətinliklərlə üzləşdiyini söylədi: Simsiz sürət artdıqca, həmin məlumatları emal etmək üçün tələb olunan güc adətən sürətlə artır.

“Ənənəvi metodlara sadiq qalsaydıq, yeni nəsil cihazların batareya ömrü bir neçə dəqiqə ərzində yox olardı”, – deyə o bildirib. “Qrupumuzun cavabı enerjiyə çox ehtiyacı olan rəqəmsal sahədə deyil, analoq sahədə mürəkkəb hesablamalar aparmaqla mövcud məhdudiyyətləri aşa bilən ötürücü-ötürücüdür.”

Yeni ucdan uca ötürücü-ötürücü saniyədə 120 giqabit sürətlə işləyir ki, bu da bir göz qırpımında birdən çox 4K film ötürmək üçün kifayət qədər sürətlidir.

Ötürücü və qəbuledici çətinliklərin öhdəsindən gəlmək

“Federal Rabitə Komissiyası və 6G standartları qurumları 100 giqahers spektrinə yeni sərhəd kimi baxırlar”, – deyə Marvell Technology Inc.-də işləyən və “Bitlərdən antennaya” adlı məqalənin aparıcı müəllifi olan UC Irvine-də elektrik mühəndisliyi və kompüter elmləri üzrə keçmiş doktorantura tədqiqatçısı Zisong Wang bildirib.

“Lakin belə sürətlə rəqəmsal-analoq çeviricilərdən istifadə edərək siqnallar yaradan ənənəvi ötürücülər inanılmaz dərəcədə mürəkkəb və enerjiyə ehtiyac duyur və DAC problemi adlandırdığımız bir problemlə üzləşirlər.”

O, komandanın yeni ötürücüsünün üç sinxronlaşdırılmış alt ötürücüdən istifadə edərək birbaşa radiotezlik sahəsində siqnallar quraraq DAC-ı tamamilə aradan qaldırdığını söylədi. “Bu, hava limanına qaçarkən çamadanı təşkil etməyə çalışmaqdansa, evdən çıxmazdan əvvəl onu mükəmməl şəkildə yığmaq kimidir”, – deyə Vanq bildirib.

İrvin Universitetinin doktorantı və “Antendən bitə” məqaləsinin həmmüəllifi Məhəmməd Oveisi izah etdi ki, RF domeni 64QAM kimi tanınan bu metod çipin inanılmaz dərəcədə səmərəli olmasına və cihazı həddindən artıq qızdırmadan daha çox məlumat göndərməsinə imkan verir. Bu cür yüksək tezlikli məlumatları emal edə bilən ötürücü və qəbuledicilərə sahib olmaq, internetə qoşulmuş məhsullar, muxtar nəqliyyat vasitələri və süni intellekt və maşın öyrənmə tətbiqlərinin yerli cihazlarda işlədilməsinə imkan verən süni intellekt kənar hesablamalarının üstünlük təşkil etdiyi yeni bir dövrün başlanğıcında çox vacib olacaq.

Alıcı məhdudiyyətlərinin və səmərəliliyinin aradan qaldırılması

“Antendən bitə” məqaləsinin aparıcı müəllifi, hazırda Qualcomm şirkətində işləyən, UC Irvine Universitetinin elektrik mühəndisliyi və kompüter elmləri üzrə doktorantura tədqiqatçısı Yusif Həsənin sözlərinə görə, bu rəqəmsal xəyal onilliklərdir texnologiya inkişaf etdiricilərini hərəkətə gətirsə də, qarşıda maneələr yaranıb.

“Ənənəvi qəbuledicilər analoq-rəqəmsal çeviricilər adlanan nəhəng, enerji sərf edən komponentlərdən istifadə etmədən bu cür sürətli məlumatları tutmaqda çətinlik çəkirlər”, – deyə o bildirib. “Mur qanunu göstərir ki, daha sürətli işləmək üçün tranzistorları sadəcə daha kiçik edə bilərik, lakin bu həddindən artıq sürətlərdə nümunə götürmə çətinliyi kimi tanınan fiziki bir divarla qarşılaşırıq. 120 Gbps siqnalını rəqəmsallaşdırmaq adətən vatt güc sərf edən nəhəng analoq-rəqəmsal çeviricilər tələb edir ki, bu da smartfon üçün çoxdur.”

Komanda elektron cihazları daha çox işləməyə məcbur etmək əvəzinə, daha ağıllı işləyən bir qəbuledici hazırladı.

Həsən izah etdi: “Biz iyerarxik analoq demodulyasiya adlanan bir texnika hazırladıq. Analoq domenində siqnalı iyerarxik şəkildə parçalayaraq, mürəkkəb məlumat təbəqələrini rəqəmsallaşdırmadan əvvəl ayıraraq, adətən tələb olunan gücün bir hissəsindən istifadə edərək məlumatları çıxarırıq.”

O qeyd etdi ki, 22 nanometrlik, tamamilə tükənmiş silikon izolyator texnologiyasında hazırlanmış qəbuledici çip cəmi 230 millivatt enerji sərf edir və bu da onu portativ cihazlar üçün kifayət qədər səmərəli edir.

Potensial təsir və gələcək tətbiqlər

Heydəri bildirib ki, 140 giqahers diapazonunda ötürməni təmin etməklə yanaşı, ötürücü-ötürücü cihazın bit-antena arxitekturası onun daha az xərclə kütləvi istehsalına imkan verir və bu da geniş yayılma üçün yol açır.

“İnnovasiyamız məlumat mərkəzlərinin içərisində kilometrlərlə uzanan mürəkkəb mis naqillərə ehtiyacı aradan qaldırır”, – deyə o bildirib. “Məlumat ferması operatorları server dayaqları arasında ultra sürətli simsiz bağlantılar yarada və bununla da aparat, soyutma və enerjiyə xeyli qənaət edə bilərlər.”

Heydəri əlavə edib ki, bu tədqiqat layihəsini dəstəkləmək üçün adi yarımkeçirici istehsal xidmətlərindən istifadə olunub və bu, bu yüksək performanslı çiplərin standart istehsal proseslərindən istifadə etməklə yaradıla biləcəyini sübut edib.

Daha çox məlumat: Youssef O. Hassan və digərləri, Antenna-to-Bits F-Band 120-Gbps CMOS RF-64QAM Qəbuledicisi, IEEE Bərk Vəziyyətli Dövrlər Jurnalı (2026). DOI: 10.1109/jssc.2025.3648748

Zisong Wang və digərləri, FutureG Simsiz Bağlantıları üçün Bitlərdən Antenə F -Band 120-Gb/s CMOS RF-64QAM Transmitter, IEEE Bərk Vəziyyətli Dövrlər Jurnalı (2025). DOI: 10.1109/jssc.2024.3523842

Jurnal məlumatı: IEEE Bərk Cisimli Dövrələr Jurnalı Kaliforniya Universiteti, İrvin tərəfindən təmin edilir