첨단 수신기, 간섭 차단으로 모바일 기기 성능 향상시키다

Seoul고속 무선 기기의 급증, 예를 들어 5G 폰과 자율주행차 센서 등의 사용으로 인해 대역폭이 매우 혼잡해졌습니다. 이러한 기기들에 간섭될 수 있는 신호를 차단하는 것은 매우 중요하지만 어려운 과제입니다. MIT 연구원들은 여러 신호를 동시에 처리할 수 있는 새로운 유형의 무선 수신기를 개발했으며, 이는 뛰어난 성능을 보여줍니다.

이 최신 MIMO 수신기는 이전 모델보다 여러 방향에서 발생하는 강한 간섭을 더욱 효과적으로 처리할 수 있습니다. 이 수신기는 여러 중요한 기능을 제공합니다:

• 다양한 방향에서 신호를 송수신할 수 있는 여러 개의 안테나
• 불필요한 신호를 제거하는 비대칭 위상 시프터라는 특별한 회로
• 재구성 가능하고 저전력 소모의 설계

이들의 MIMO 시스템은 원하지 않는 신호를 초기 단계에서 감지 및 차단하여 신호가 강해지기 전에 약화시킵니다. 이는 기기의 성능을 향상시킵니다. 비상호 위상 이동기는 수신기의 초기 단계에서 간섭을 제거하여 유사한 기기보다 최대 4배 더 많은 간섭을 차단할 수 있도록 합니다.

대학원생인 Shahabeddin Mohin, Soroush Araei, 그리고 Mohammad Barzgari는 IEEE 고주파 회로 심포지엄에서 연구 결과를 발표하여 최우수 학생 논문상을 수상했습니다.

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디지털 MIMO 시스템은 아날로그와 디지털 구성 요소로 이루어져 있습니다. 아날로그 부분에서는 안테나가 신호를 수신하며, 이 신호는 증폭되어 저주파로 변환된 후 디지털 신호로 전환됩니다. 디지털 부분에서는 이 신호들을 처리하여 원하는 신호를 추출합니다. 그러나 강한 방해 신호가 초기 단계에서 원하는 신호를 압도할 수 있습니다. 디지털 MIMO는 일반적으로 나중에 불필요한 신호를 걸러내지만, 방해 신호가 이미 증폭된 경우에는 그 작업이 어렵습니다.

연구진은 첫 번째 증폭기의 출력에서 간섭을 막기 위해 네 개의 위상 변환기를 사용합니다. 이 변환기들은 원하지 않는 신호의 각도를 감지하고 그 위상을 조정하여 간섭을 제거합니다. 이를 초기 단계에서 수행함으로써 간섭이 수신기에 영향을 미치는 것을 방지합니다. 또한, 이 위상 변환기들은 간섭 위치의 변화에도 적응할 수 있습니다.

새로운 위상 변환기 설계는 작고 에너지를 거의 사용하지 않습니다. 아이디어를 실제 회로로 구현하는 것은 어려운 일이었습니다. 팀은 크기와 전력 소모를 최소화하면서 성능을 높이고자 노력했습니다. 그 결과, 크기가 3.2 제곱밀리미터인 칩을 만들어 성공했습니다. 이 칩은 다른 장치들이 처리할 수 있는 신호보다 네 배나 더 강력한 신호를 차단할 수 있습니다.

팀은 더 큰 시스템을 위해 이 기기를 더 크게 만들 계획을 가지고 있습니다. 또한, 위성 간섭 문제를 겪고 있는 새로운 6G 기기와의 호환성을 목표로 하고 있습니다. 더불어, 비상호적인 위상 변환기를 다른 용도로 활용하려 합니다. 이 연구는 MIT 집적 회로 및 시스템 센터의 부분적인 지원을 받았습니다.