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5G+不需要基站?基础设施未来可以一砖一瓦地建造

2022-04-02 14:04:46 佐治亚理工学院 阅读:
目前 5G+ 技术依赖于大型天线阵列,而这些天线阵列通常体积庞大,因此定制成本高昂还难以运输。但日前佐治亚理工学院工程学院的研究人员开发了一种新颖而灵活的解决方案来解决这个问题。

目前 5G+ 技术依赖于大型天线阵列,而这些天线阵列通常体积庞大,因此定制成本高昂还难以运输。但日前佐治亚理工学院工程学院的研究人员开发了一种新颖而灵活的解决方案来解决这个问题。kNjednc

他们基于瓦片的增材制造方法,以模块化方式构建按需、大规模可扩展的 5G+(5G/Beyond 5G)智能皮肤阵列,并有可能在几乎任何表面或物体上实现大面积应用。kNjednc

这项研究最近发表在《科学报告》上,该方法不仅比当前的做法更容易扩展和定制,而且无论何时弯曲或扩展到大量瓦片时,性能都不会下降。kNjednc

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基于瓦片

在佐治亚理工学院的新方法中,柔性和增材制造的瓦片被组装到一个单一的、灵活的底层上。这允许将瓦片阵列附加到多个表面。该架构还允许即时安装超大型 5G+ 相控/电子可控天线阵列网络。根据 Tentzeris 的说法,将瓦片阵列连接到无人机 (UAV) 甚至有可能在低覆盖区域增加宽带容量。kNjednc

在这项研究中,该团队制作了一个概念验证、灵活的 5×5 厘米瓦片阵列,并将其包裹在半径为 3.5 厘米的曲率周围。每个瓦片包括一个天线子阵列和一个位于底层瓦片层上的集成波束成形集成电路,以创建一个智能皮肤,可以将瓦片无缝互连成非常大的天线阵列和大规模多输入多输出 (MIMO) — 住房实践单个无线设备内的两个或多个天线。之前已经研究过具有单个天线元件的刚性表面上的基于瓦片的阵列架构,但不包括乔治亚理工学院设计的模块化、增材制造或灵活实施。kNjednc

这种方法可以大量制造相同尺寸的瓦片并且易于更换,从而降低了定制和维修成本。kNjednc

从本质上讲,这种方法将可移动、模块化、大规模可扩展性、低成本和灵活性结合到一个系统中。kNjednc

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最近在《科学报告》中详细介绍了制造的概念验证瓦片阵列。学分:佐治亚理工学院kNjednc

应用场景丰富

佐治亚理工学院团队表示,虽然平铺架构已证明能够大大增强 5G+ 技术,但其灵活和保形能力的结合有可能应用于许多不同的环境。kNjednc

“每个瓦片的形状和特征可以是单一的,可以适应不同的频段和功率水平,”Tentzeris 说。“一个可以具有通信功能,另一个可以具有传感功能,另一个可以是用于太阳能、热能或环境射频能量的能量收集器瓦片。瓦片框架的应用不限于通信。” 物联网、虚拟现实以及智能制造/工业 4.0(一种利用互联网连接的“智能”机器来监控和完全自动化生产过程的技术驱动方法)是团队乐于探索的其他应用领域。kNjednc

“瓦片架构的大规模可扩展性使其应用特别多样化,几乎无处不在。从水坝和建筑物大小的结构,到机械或汽车,再到个人健康监测可穿戴设备,”Tentzeris 说。“我们正朝着这样一个方向前进,即一切都将被某种类型的无线保形智能皮肤覆盖,其中包含允许有效监控的通信系统或天线。”kNjednc

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Genaro Soto Valle、Manos Tentzeris、Kexin Hu 和 Yepu Cui 与制造的概念验证瓦片阵列和喷墨打印的瓦片阵列。学分:佐治亚理工学院kNjednc

该团队现在期待在实验室外在大型真实世界结构上测试该方法。这些阵列将在即将举行的国际微波研讨会 (IEEE IMS 2022) 上展出,这是 IEEE 射频和微波工程的旗舰会议。IMS 演示将介绍一种新的基于瓦片的大面积架构版本,该版本将允许以快速和低成本的方式为众多保形平台和支持 5G+ 的应用程序组装可定制的瓦片阵列。kNjednc

参考链接:kNjednc

https://www.nature.com/articles/s41598-022-06096-9kNjednc

https://news.gatech.edu/news/2022/03/29/future-5g-infrastructure-could-be-built-tile-tilekNjednc

Demi Xia编译kNjednc

责编:Demi
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