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高速無線通信設(shè)備日益普及，如5G手機(jī)和自動駕駛汽車傳感器，導(dǎo)致無線電波越來越擁擠。因此，屏蔽可能影響設(shè)備性能的干擾信號變得越來越重要，也更具挑戰(zhàn)性。據(jù)外媒報道，麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員展示新型毫米波多輸入多輸出(MIMO)無線接收器架構(gòu)，相較于以往設(shè)計可以處理更強(qiáng)的空間干擾。MIMO系統(tǒng)擁有多個天線，能夠從不同方向發(fā)送和接收信號。它們的無線接收器可以在無用信號被放大之前盡早感知并阻斷空間干擾，從而提高性能。
這種MIMO接收器架構(gòu)的關(guān)鍵是一種特殊電路，可以瞄準(zhǔn)和消除無用信號，也被稱為非互易移相器。通過創(chuàng)建可重構(gòu)、低功耗且緊湊的新型移相器架構(gòu)，研究人員展示了如何用它來消除接收器鏈中的早期干擾。
這種接收器屏蔽干擾的能力可達(dá)到同類設(shè)備的四倍。此外，可以根據(jù)需要來打開和關(guān)閉干擾阻斷組件，以節(jié)省能源。在移動電話中使用這樣的接收器，有助于緩解信號質(zhì)量問題，而這些問題可能導(dǎo)致Zoom通話或視頻流緩慢和不穩(wěn)定。
阻斷干擾
數(shù)字MIMO系統(tǒng)具有模擬部分和數(shù)字部分。模擬部分使用天線來接收信號，這些信號經(jīng)過放大、下變頻并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，然后在設(shè)備的數(shù)字域進(jìn)行處理。在這種情況下，需要形成數(shù)字波束來檢索所需的信號。但是，如果來自不同方向的強(qiáng)干擾信號與有用信號同時到達(dá)接收器，則會使放大器飽和，從而淹沒有用信號。數(shù)字MIMO可以過濾掉不需要的信號，但這發(fā)生在接收器鏈的后面。如果干擾與期望信號一起被放大，以后將更難以濾除。Reiskarimian表示：“最初的低噪聲放大器輸出，是第一個能夠以最小代價進(jìn)行過濾的地方，這正是我們采用的方法。”
研究人員立即構(gòu)建并在每個接收器鏈的第一個放大器的輸出端安裝了四個非互易移相器，它們均連接到同一個節(jié)點。這些移相器可以在兩個方向上傳遞信號，并檢測輸入干擾信號的角度。這些設(shè)備可以調(diào)整自身相位，直至消除干擾。
這些設(shè)備可以精確調(diào)整相位，因此可以在無用信號傳遞到接收器的其余部分之前感知并消除它們，在影響接收器的其他各部分之前阻斷干擾。此外，如果干擾信號改變位置，移相器可以跟蹤信號并繼續(xù)阻斷干擾。電子工程和計算機(jī)科學(xué)系(EECS)X-Window聯(lián)盟職業(yè)發(fā)展助理教授Negar Reiskarimian表示：“如果斷開連接或信號質(zhì)量下降，用戶可以打開該設(shè)備，以在運(yùn)行過程(on the fly)中減輕干擾。這是一種并行方法(parallel approach)，所以用戶可以打開和關(guān)閉它，同時充分減少對接收器本身的性能影響。”
緊湊型設(shè)備
除了新移相器結(jié)構(gòu)可調(diào)，該設(shè)計還可以充分減少芯片占用空間，并且比典型的非互易移相器消耗更少的功率。一旦研究人員完成分析并證明其想法可行，他們面臨的最大挑戰(zhàn)就是如何將理論轉(zhuǎn)化為能夠?qū)崿F(xiàn)性能目標(biāo)的電路。與此同時，接收器必須滿足嚴(yán)格的尺寸限制和嚴(yán)格的功率預(yù)算，否則在現(xiàn)實設(shè)備中就無法使用。
最終，該團(tuán)隊在一塊3.2平方毫米的芯片上展示了一種緊湊型MIMO架構(gòu)，該架構(gòu)可以阻擋比其他設(shè)備的處理能力強(qiáng)四倍的信號。與典型設(shè)計相比，這種移相器架構(gòu)更簡單，也更節(jié)能。
展望未來，研究人員希望將這種設(shè)備擴(kuò)展為更大的系統(tǒng)，并使其能夠在6G無線設(shè)備使用的新頻率范圍內(nèi)運(yùn)行。這些頻率范圍容易受到衛(wèi)星的強(qiáng)烈干擾。此外，他們還希望將非互易移相器投入其他應(yīng)用。
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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