Estas imágenes representan el receptor desarrollado en el estudio, que se implementó en un pequeño circuito integrado y se montó en una placa de circuito impreso para fines de prueba. Crédito: el Simposio 2025 sobre tecnología y circuitos VLSI
Una nueva tecnología MIMO de división de tiempo permite que los receptores de matriz gradual operen más rápido con una eficiencia de área excepcional y baja potencia, según lo informado por los investigadores del Instituto de Ciencias Tokio. El sistema propuesto reduce significativamente la complejidad del circuito para las redes 5G y 6G, incluidos los nodos no terrestres, al reutilizar las rutas de señal a través de la conmutación rápida. Demostró una velocidad de datos de 38.4 GBPS de registro en ocho transmisiones en un circuito integrado CMOS de 65 nm.
La próxima generación de tecnología de comunicaciones inalámbricas, 6G, promete tasas de datos ultra altas y amplia cobertura que transformará cómo nos conectamos a nivel mundial. Central de esta visión son las redes no terrestres que utilizan satélites de órbita terrestre baja (LEO), lo que permitirá una integración perfecta entre las redes terrestres y satelitales. Para darse cuenta de este ambicioso objetivo, las antenas avanzadas de matriz en fase capaces de operar múltiples haz son esenciales, ya que permiten la transmisión simultánea y la recepción de múltiples vigas de radio en varias direcciones y rangos.
La tecnología de salida múltiple de entrada múltiple (MIMO) también es crucial para abordar las crecientes demandas de rendimiento de datos de las futuras redes 6G. MIMO aumenta la capacidad de una red a través de la multiplexación, lo que implica compartir el mismo canal de radio para múltiples transmisiones de señal.
Sin embargo, los sistemas MIMO convencionales enfrentan un desafío significativo: la complejidad del circuito se produce proporcionalmente al producto del número de antenas y corrientes MIMO, lo que hace que la integración de los sistemas MIMO a gran escala sea extremadamente difícil. Este problema se vuelve aún más apremiante en los satélites, donde las limitaciones de peso, tamaño y consumo de energía son primordiales, lo que limita el despliegue práctico de las arquitecturas MIMo tradicionales.
Para abordar estas limitaciones, un equipo de investigación dirigido por el profesor Kenichi Okada del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica del Instituto de Ciencias Tokio (Science Tokyo), Japón, ha desarrollado una solución innovadora. Su trabajo, presentado en el 2025 Simposio IEEE sobre tecnología y circuitos VLSI celebrada del 8 al 12 de junio de 2025, presenta una nueva tecnología MIMO de división de tiempo que permite que los receptores de matriz fases funcionen mucho más rápido que los sistemas convencionales al tiempo que mantiene una eficiencia excepcional en el área y un bajo consumo de energía.
La innovación clave se encuentra en el enfoque patentado de tiempo de tiempo uniforme del equipo, que logra el cambio de haz de alta velocidad dentro del módulo de antena de matriz de fase sin la necesidad de escalar el circuito de acuerdo con el número de corrientes MIMO. A diferencia de los sistemas tradicionales que dependen de la multiplexación espacial, este diseño reutiliza las rutas de señal para diferentes transmisiones a través de la conmutación rápida y aleatoria, reduciendo significativamente los requisitos del área del chip.
Los investigadores implementaron un receptor en un circuito integrado utilizando un proceso CMOS de silicio de 65 nm, incorporando palancas de fase de conmutación de alta velocidad para mejorar la resistencia del dispositivo a la interferencia. El sistema integra ocho rutas de señal con interruptores sincronizados y funciona a una impresionante frecuencia de reloj de 3.2 GHz.
A través de las mediciones del aire, el equipo demostró capacidades de rendimiento notables. El receptor logró con éxito la recepción de señal MIMO 4 × 4 para polarizaciones horizontales y verticales, entregando una velocidad de datos máxima de 38.4 Gbps en ocho corrientes.
“Entre los receptores MIMO de matriz de onda milímetro recientemente reportada, este dispositivo demuestra la tasa de bits más alta con la mejor eficiencia de área lograda hasta la fecha”, explica Okada.
En general, esta tecnología representa un avance crucial para 6G. Al habilitar la capacidad de múltiples haz en los satélites LEO mientras se mantiene el tamaño del circuito compacto y el bajo consumo de energía, las innovaciones presentadas en este estudio allanan el camino para sistemas MIMO prácticos a gran escala que pueden respaldar las demandas de las redes inalámbricas de próxima generación.
“El receptor desarrollado se puede integrar en Internet de las cosas y dispositivos móviles para 5G y 6G, así como en satélites LEO. Es un gran paso adelante hacia la comercialización y la aplicación de nuevos servicios de comunicación que aprovechan las altas tasas de bits, incluidas las redes no terrestres”, observa Okada.
Con suerte, más esfuerzos en este campo nos ayudarán a darnos cuenta de la visión de una tierra totalmente conectada, aprovechando las redes terrestres y satelitales de manera imposible de pensar que hace solo unos años.
Más información: un receptor de matriz de calos KA-Band 8 stream con rechazo de bloqueador de tiempo para aplicaciones 6G,
Proporcionado por el Instituto de Ciencias Tokio
Cita: Desbloqueo de una multiplexación más rápida para satélites de órbita de baja tierras de 6 g (2025, 20 de junio) Recuperado el 20 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06 Faster-multiplexing-6g-earth-orbit.html
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