在大学的电子工程系课程中,咱们从前学过“全双工”(发送与接纳)有必要在不同的频率或在不同的时刻(技能上来说是半双工)中进行。也就是说,假如不是在不同的频率下一起进行发射与接纳,就是在不同的时刻下以相同频率发射与接纳。可是,依据美国纽约哥伦比亚大学(Columbia University)的研讨人员指出,这种单向的“全双工”其实是哄人的。
哥伦比亚大学研讨人员们最近展现一种称为“哥伦比亚高速与毫米波IC”(CoSMIC)的互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片,可在相同频率下一起完成全双工,然后进步了一倍的无线通信速度。
CoSMIC Lab以纳米级CMOS建置的全双工收发器IC,可在相同频率下以无线电完成一起传送与接纳。
哥伦比亚大学电子工程学系教授Harish Krishnaswamy表明:“在此曾经,一般都以为不行能在相同频率下完成全双工,由于假如你在相同频率下一起发射和接纳,接纳器将会由于发射器的搅扰而失效——发射器的搅扰信号或许比所需接纳的信号更强壮10亿倍。但咱们现已规划出一种针对回音搅扰或自相搅扰的消除机制,能够以十亿分之一的准确度过滤发射器的搅扰,使所接纳的信号在通过搅扰消除后更易于侦测。”
依据Krishnaswamy表明,假如没有他们的研讨团队开宣布这种电路,“全双工”无异是在周围有人扯开嗓门大声吼叫的情况下企图听出有人小声耳语的内容。Krishnaswamy现在与哥伦比亚大学博士提名人Jin Zhou一起进行这项研讨。
“可是,假如你能以某种办法消除或阻断掉周围的尖叫声,要注意的是有必要消除要到近乎完美,那么就能够听到这些耳语,”Krishnaswamy说:“咱们现已找到可完成这一抱负的办法了,只需使用一个细小的 CoSMIC 芯片即可完好传送这种电磁无线信号。”
传统的RF通讯(左图),以及在相同频率下一起完成双向全双工(右图),然后使速度进步一倍。
Krishnaswamy所谓的“回音消除”或“自搅扰消除”机制—— CoSM%&&&&&% ——就安装在接纳器的输入埠,可压抑嘹亮的传输信号,因此能够能够听见安静的接纳器信号。
“该芯片的要害立异在于以十亿分之一的精确度消除发射器的自搅扰,它有必要近乎精确地仿制发射器自搅扰。这极端难以完成,特别是由于发射器在反射邻近的物体时,其自搅扰或回音都会歪曲并发生变化。”
原则上,一切的RF通讯最适合于这种技能,Krishnaswamy指出,他的研讨团队已规划出一种能以单芯片完成这一方针的电路了。研讨人员们将开端试着加倍无线信号的速度——特别是智能手机与平板机用的Wi-Fi与蜂窝式通讯。
“无线通信正面临着应对5G发展进步1,000X倍数据容量的需求,这将带来严重的应战,而全双工作业则将在完成这一方针时发挥十分重要的效果,”Krishnaswamy说。
除了RF ,这项技能也可用于使光通信信道的容量进步一倍。“咱们一直在考虑光学,但在不久的将来,咱们可望更有效地把握无线技能,”Krishnaswamy弥补。
据Krishnaswamy与Zhou表明,他们开发的CMOS芯片有必要以纳米级制作,才干完成十亿分之一的消除率。为了完成可进行商用化的芯片封装,研讨团队正致力于与电子工程体系教授Gil Zussman的团队协作。此外,DARPA也资助了这项研讨。