Comunicación 5G sin ruido usando mmWave


Investigadores de la Universidad de Princeton han desarrollado mmWall, un pequeño dispositivo del tamaño de una tableta que ayuda a las señales mmWave 5G a atravesar el obstáculo.

El mmWall es una disposición similar a un acordeón de 76 paneles verticales que pueden reflejar y refractar ondas de radio a frecuencias superiores a 24 gigahercios, el límite inferior de las señales mmWave. Crédito de la foto: Tori Repp/Fotobuddy

Las comunicaciones 5G se basan en frecuencias altas para descargas rápidas, pero estas frecuencias tienen inconvenientes. Las frecuencias 5G de gama alta transportan datos para realidad virtual, transmisión de video, videoconferencias y áreas urbanas concurridas. Pero los objetos y las personas tienden a bloquear las frecuencias altas, lo que limita el potencial de la tecnología.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Princeton ha desarrollado un dispositivo que ayuda a las señales mmWave 5G a superar el obstáculo. Apodado mmWall, el dispositivo es un dispositivo pequeño del tamaño de una tableta que enruta señales mmWave para llegar a todas las áreas de un espacio grande y puede capturar señales externas cuando se coloca en una ventana. Las estaciones base 5G para exteriores pueden reemplazar Wi-Fi para conectividad interior y exterior de alta velocidad, con la tecnología mmWall clave para cambiar sin problemas entre redes.

El mmWall cuenta con 76 paneles verticales que reflejan y refractan señales mmWave por encima de 24 GHz con un ancho de banda de 5 a 10 veces mayor que 4G. Desvía los haces alrededor de los obstáculos, alinea los haces del transmisor y del receptor y crea rápidamente conexiones perfectas. Las transmisiones inalámbricas de mayor frecuencia son como haces de luz y los obstáculos, incluidas las personas, las bloquean fácilmente. El mmWall refleja transmisiones en ángulos que no son iguales al ángulo de incidencia, contraviniendo una ley de la física. También interrumpe las transmisiones en un ángulo diferente y puede adaptarse a redes ultrarrápidas. Cada panel mmWall tiene dos delgadas líneas serpenteantes de alambre de cobre y una línea circular discontinua más gruesa de 28 metaátomos con propiedades eléctricas y magnéticas ajustables. La corriente controlada altera los metaátomos que dirigen las señales hasta 135 grados alrededor de los obstáculos.

Los cambios de voltaje alteran la fase, o relación, entre las ondas de radio entrantes y salientes, dirigiendo las señales mmWave en cualquier ángulo para transmisión y reflexión. A diferencia de las superficies de última generación, mmWall funciona para ambos en cualquier ángulo con gran amplitud. Utilizando análisis matemáticos, los investigadores optimizaron el tamaño, la forma y la disposición de los metaátomos de cobre y los caminos entre ellos para mmWall. El equipo quería utilizar pequeños átomos de metal para optimizar la interacción con las ondas milimétricas y simplificar la fabricación. El dispositivo también consume microvatios de electricidad, unas 1000 veces menos que los enrutadores Wi-Fi.

Los investigadores probaron la capacidad de mmWall para mejorar las señales mmWave en un laboratorio de 1000 pies cuadrados en Princeton. El dispositivo mejoró la relación señal-ruido en casi todas las 23 ubicaciones probadas en la habitación y aumentó las señales en aproximadamente el 40 % de las ubicaciones que antes estaban bloqueadas cuando el transmisor se colocaba al aire libre.

Referencia: Resumen: mmWall: una superficie de metamaterial orientable y transflectiva para redes NextG mmWave,

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