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120 Gbps 无线收发器问世:5G 网络的 24 倍,眨眼下完 4K 电影

加州大学尔湾分校的工程团队于1月22日宣布,成功研发了一种新型硅芯片收发器,能够实现120 Gbps的无线传输速度,相当于每秒传输15 GB。这一速度远超目前最先进的商用无线技术,如Wi-Fi 7的30 Gbps和5G毫米波技术的5 Gbps。这意味着新技术的传输速度是5G连接的24倍,并首次在速度上匹敌数据中心通用的100 Gbps光纤电缆。

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UCI团队指出,现有通信工程面临“速度越快,功耗越高”的问题,依赖传统数模转换器(DAC)的混合信号架构在冲击100 Gbps速度时会遇到严重的性能障碍,导致芯片过热甚至烧毁。为解决这一问题,研究人员从电路拓扑结构入手,摒弃了高耗能的数字域处理路径,将复杂的信号处理任务从数字域转移至模拟域。

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针对发射端,团队开发了名为“比特到天线”的全新架构,完全摒弃了传统的数模转换器,转而利用三个同步的子发射器,在射频域直接构建信号。这种方法就像出门前就把行李完美打包好,而不是一边跑向机场一边整理行李。这一设计成功消除了“DAC瓶颈”,在保证高速传输的同时显著降低了复杂度和功耗。

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在接收端,团队推出了“天线到比特”技术,旨在解决高频信号处理中的“采样瓶颈”。新芯片采用了“分层模拟解调”技术,在信号数字化之前先在模拟域将复杂的数据层层剥离。这一策略使得接收芯片仅需消耗230毫瓦的功率即可处理120 Gbps的信号,使其完全适用于智能手机等便携式设备。

这项研究成果已整理为两篇学术论文,分别详述了“比特到天线”的发射器技术和“天线到比特”的接收器技术,并发表在《IEEE固态电路期刊》上。

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