Автономный репитер работает от энергии ретранслируемых сигналов 5G

Хотя ретрансляция может улучшить полосу пропускания, покрытие и надежность сетей 5G, ряд проблем мешают гибкому развертыванию ретрансляционных сетей. Самая серьёзная из них связана с обеспечением таких ретрансляторов питанием.

В презентации, подготовленной к международной конференции 2021 Symposia on VLSI Technology and Circuits, коллектив учёных из Токийского технологического института (Tokyo Tech), предложил трансивер, извлекающий нужную ему для работы энергию из принимаемых радиосигналов 5G.

Техника обратного рассеяния (backscatter) позволяет собирать энергию из падающих сигналов и отражать обратные части тех же сигналов, модулируя данные. Конкретно в описанной конструкции сигнал 5G (5G NR) ап-конвертируется (преобразуется с повышением частоты) на промежуточную частоту 4 ГГц и передается на частоте 28 ГГц.

Передатчик также действует как фазовращатель, позволяя изменять фазу входящего сигнала и формировать диаграмму направленности антенной решётки для более эффективной передачи информации с наименьшими помехами.

Массив 4×8 фразированных антенн трансивера занимает площадь всего 1,8 мм2 и генерирует до 3,1 мВт электроэнергии в режиме приёма. Обратное рассеяние с векторным суммированием охватывает фазовый диапазон 360° с 7-битным фазовым разрешением, а энергопотребление составляет 0,03 мВт как при передаче, так и при приёме.

«Предлагаемый безбатарейный трансивер расширяет возможности подключения 5G, выступая в качестве репитера между помещениями и открытым пространством. Это, в свою очередь, улучшит удобство пользования, создаст новые возможности роста эффективности Интернета Вещей, промышленной автоматизации и новых коммуникационных сервисов», — отметил руководитель исследования, профессор Кеничи Окада (Kenichi Okada).