TecNoticias, tu portal de información

Si bien la mayoría de los desarrolladores de semiconductores buscan mejorar la experiencia 5G a través de dispositivos de potencia de la industria, algunos fabricantes están mirando más allá del horizonte de 5G y hacia redes 6G. Para trabajar hacia los estándares 6G, varios desarrolladores de semiconductores han centrado su atención en crear estándares de diseño para transmitir archivos de datos más grandes a través de la comunicación inalámbrica.

Foto en tiempo real del experimento que pudo mostrar un video de 8K a través del sistema de transmisión inalámbrica basado en terahercios. Imagen utilizada por cortesía de la Universidad de Osaka.

En colaboración con ROHM Semiconductor, los investigadores de la Universidad de Osaka anunciaron recientemente que han desarrollado un dispositivo pionero en la industria que opera en el espectro de terahercios para transmitir videos grandes de 8K sin comprimir ininterrumpidamente dentro de un ancho de banda de 300 GHz.

Investigación de Terahercios en la Universidad de Osaka

El equipo de investigación, dirigido por el profesor asociado, el Dr. Masayuki Fujita de la escuela de posgrado de ingeniería de la Universidad de Osaka, comenzó sus esfuerzos estudiando las frecuencias de terahercios.
Las frecuencias de terahercios combinan las capacidades de penetración de las ondas de radio y la estructura de gran ancho de banda de la luz, que se presenta como un fuerte candidato para la tecnología de comunicación inalámbrica de próxima generación.
Hay algunos desafíos que surgen al operar a frecuencias de terahercios. Por un lado, la electrónica actual no está equipada para manejar longitudes de onda de terahercios y sus retrasos de transmisión asociados y consumo de energía. Dado que las frecuencias de terahercios están justo en el umbral de lo que los dispositivos convencionales pueden recibir y transmitir, las cadenas de datos grandes, como los videos de 8K, requieren compresión de video.

Las ondas de terahercios cierran la brecha entre las frecuencias estándar de la industria y las longitudes de onda de la luz. Imagen utilizada por cortesía de la Universidad de Osaka.

Comprimir videos implica codificar información utilizando menos bits que la representación original del video. Sin embargo, este proceso a menudo da como resultado una menor calidad y claridad. Para evitar esto, el equipo de investigación implementó un dispositivo que utiliza ondas de terahercios para enviar grandes cantidades de datos con una interrupción mínima de la señal a través de una conexión inalámbrica.

Aprovechando una técnica de modulación on-off

Los investigadores alcanzaron su objetivo de operación de alta frecuencia utilizando una técnica de modulación on-off. Esta es la forma más simple de modulación por desplazamiento de amplitud, que se denota como un estado "ON" (con una señal binaria de 1 cuando se detecta una presencia) y un estado "OFF", con una señal binaria de 0 y sin presencia detectado.
Esta técnica se combinó luego con dos componentes principales para crear un IC de transmisión, diodos de efecto túnel resonantes (RTD) y cristales fotónicos.

Diodos de túnel resonantes
Los diodos de efecto túnel resonantes son un componente simple de baja potencia que resuena en frecuencias de terahercios. Este diodo puede actuar como dispositivo transmisor y receptor y es útil para la integración a pequeña escala. Los RTD son muy compactos y también pueden funcionar a velocidades ultrarrápidas debido a su capacidad para establecer un efecto de túnel cuántico.
Se emite una onda cuando se coloca un voltaje a través de un RTD. Sin embargo, si el voltaje se eleva por encima de un umbral establecido, la onda de terahercios se extingue. Esta es una restricción de diseño menor, ya que la mayoría de los dispositivos de comunicación específicos operarán con voltajes bajos pero con frecuencias más altas.

Cristales fotónicos
Los cristales fotónicos, caracterizados por sus estructuras dieléctricas periódicas, pueden manipularse para controlar varias longitudes de onda de luz. Esto permitió al equipo de investigación diseñar sistemas de comunicación de multiplexación, sensores y un oscilador de terahercios controlable.
La transmisión inalámbrica que se muestra en el diagrama de bloques a continuación es recibida por el RTD bidireccional, que se abre paso a través del proceso de codificación. Un convertidor HDMI estándar puede leerlo.

Diagrama de bloques de la transmisión inalámbrica lograda. Dos canales a 24 Gbit / s se dividen en cuatro canales que viajan a un monitor 8K a través de un cable HDMI. Imagen utilizada por cortesía de la Universidad de Osaka.

Un video publicado por la Universidad de Osaka muestra cómo los investigadores enviaron señales de un transmisor a un receptor y viceversa para mostrar un video de ultra alta definición de 8K. Al usar RTD a frecuencias de terahercios, el dispositivo pudo enviar el video de forma inalámbrica sin interrupciones.
Solo cuando se colocó una hoja de metal frente al transmisor / receptor se perdió la señal y los datos no se transmitieron.

Una poderosa asociación de investigación con ROHM

ROHM ha estado elaborando el plan para la tecnología basada en terahercios desde 2011, creando RTD, módulos de terahercios para LiDAR y sensores de servicios públicos minimizados. Estos dispositivos permitieron a ROHM desarrollar un dispositivo que admite 1,5 Gbits / s con las afirmaciones de poder alcanzar los 30 Gbits / s en el futuro.
Sobre la base de la base de ROHM y la investigación interna de años anteriores, los investigadores de la Universidad de Osaka pudieron alcanzar el siguiente paso en la transmisión inalámbrica. El IC resultante transmitió de forma inalámbrica video de 8K de resolución completa sin comprimir por primera vez a 48 Gbits / s.
Al discutir la importancia de la investigación de su equipo, el Dr. Masayuki Fujita explica: “Esta tecnología de transmisión inalámbrica sin comprimir para video UHD mejorará la calidad de la telemedicina y el teletrabajo, que están directamente relacionados con problemas sociales, y conducirán al avance de la tecnología físico-cibernética. fusión mediante la utilización de los datos masivos del video UHD ".
La Universidad de Osaka continúa investigando con un detector de terahercios que permitirá una comunicación de datos inalámbrica extremadamente rápida y un radar de alta sensibilidad. Una asociación continua con ROHM Semiconductor puede impulsar su investigación hacia la producción en masa de dispositivos de comunicación inalámbrica de próxima generación.