Nieuwe ontvanger vermijdt storingen en verbetert prestaties van mobiele apparaten

AmsterdamDe snelle toename van snelle draadloze apparaten, zoals 5G-telefoons en sensoren voor zelfrijdende auto's, zorgt ervoor dat het radiospectrum druk bezet raakt. Het is essentieel, maar lastig, om storende signalen te blokkeren. Onderzoekers van MIT hebben een nieuw soort draadloze ontvanger ontwikkeld die meerdere signalen tegelijk kan verwerken en zeer goed presteert.

Deze nieuwe MIMO-ontvanger kan veel beter omgaan met sterkere interferentie vanuit meerdere richtingen dan oudere modellen. Het apparaat heeft verschillende belangrijke eigenschappen, zoals:

• Meerdere antennes om signalen uit verschillende richtingen te verzenden en ontvangen
• Een speciale schakeling genaamd een niet-reciproke faseverschuiver die ongewenste signalen elimineert
• Herconfigureerbaar en energiezuinig ontwerp

Hun MIMO-systeem detecteert en blokkeert ongewenste signalen vroegtijdig, nog voordat ze sterker worden. Dit verbetert de prestaties van het apparaat. De niet-reciproke faser verschuiver helpt interferentie vroeg in de ontvangstketen te annuleren, waardoor het apparaat tot wel vier keer meer interferentie kan blokkeren dan vergelijkbare apparaten.

Afstudeerders Shahabeddin Mohin, Soroush Araei en Mohammad Barzgari presenteerden hun onderzoek op het IEEE Symposium over Radiofrequentiecircuits en wonnen de prijs voor beste studentenartikel.

Lees ook:

Vandaag · 04:05

Vikingen: meesters in de Arctische ivoorhandel

Digitale MIMO-systemen bestaan uit zowel analoge als digitale componenten. Het analoge gedeelte maakt gebruik van antennes om signalen op te vangen, die vervolgens worden versterkt, naar een lagere frequentie omgezet en gedigitaliseerd. In het digitale deel worden deze signalen verwerkt om het gewenste signaal te verkrijgen. Sterke storingssignalen kunnen echter het gewenste signaal al vroeg verstoren. Hoewel digitale MIMO's ongewenste signalen meestal later filteren, wordt dit moeilijker als de storing al is versterkt.

Door vier faseverschuivers te gebruiken, stoppen de onderzoekers de interferentie bij de uitgang van de eerste versterker. Deze verschuivers detecteren de hoek van ongewenste signalen en passen hun fase aan om ze te neutraliseren. Door dit proces vroeg uit te voeren, voorkomen ze dat interferentie de ontvanger beïnvloedt. Bovendien kunnen deze faseverschuivers zich aanpassen aan veranderingen in de locatie van de interferentie.

Het nieuwe ontwerp van de faseverschuiver is compact en energiezuinig. Het omzetten van hun ideeën in een werkend circuit bleek een uitdaging. Het team streefde naar hoge prestaties met minimale grootte en energieverbruik. Ze slaagden erin door een chip te maken die slechts 3,2 vierkante millimeter groot is. Deze chip kan signalen blokkeren die vier keer sterker zijn dan wat andere apparaten aankunnen.

Het team is van plan het apparaat groter te maken voor grotere systemen. Ze willen ook dat het compatibel is met de nieuwe 6G-apparaten, die last hebben van storingen door satellieten. Daarnaast willen ze niet-reciproke faseverschuivers voor andere doeleinden gebruiken. Dit onderzoek werd deels gefinancierd door het MIT Center for Integrated Circuits and Systems.