IBM y Ericsson han anunciado un importante avance tecnológico que podría acelerar el lanzamiento de las redes de comunicaciones 5G y dar soporte a nuevas experiencias para las comunicaciones móviles de las empresas y los usuarios, con velocidades de transmisión muy altas, incluyendo Internet de las Cosas, vehículos conectados y realidad virtual inmersiva.
Ambas compañías han creado un circuito integrado de antenas en fase con base de silicio, compacto y de ondas milimétricas (mmWave), que opera en la frecuencia de 28 GHz y se ha probado en un módulo de antenas en fase diseñado para su uso en las futuras estaciones base de 5G.
2017 se ha descrito como un año definitivo para el 5G. Nuevos países y gobiernos están abriendo nuevas porciones de frecuencia del espectro electromagnético, conocidas como bandas de ondas milimétricas, 10 veces superiores a las usadas en los actuales dispositivos móviles, y que ofrecen una nueva fuente de banda ancha para redes móviles que se están poniendo a disposición de las redes de quinta generación.
Este éxito de los investigadores de IBM Research y Ericsson es fruto del acuerdo de colaboración por dos años firmado con el objetivo de desarrollar diseños de antenas en fase para 5G. La experiencia de IBM en soluciones altamente integradas de circuitos mmWave de antenas en fase, junto con el diseño de sistemas y circuitos para comunicaciones móviles de Ericsson, ha ayudado al equipo a alcanzar nuevos hitos tecnológicos.
Thomas Noren, director del área de Productos de Red de Ericsson, afirmó: “El año pasado asistimos a un progreso muy esperanzador en la estandarización de 5G, incluyendo el comienzo de pruebas de campo en tiempo real. Para ello, los grandes esfuerzos en investigación y desarrollo son clave y nuestra colaboración con IBM Research en antenas en fase puede ayudar a los operadores a desplegar la infraestructura de acceso de radio necesaria para dar soporte a un futuro 5G. Los nuevos casos de uso y aplicaciones que cubren la interacción hombre-máquina, la realidad virtual, dispositivos inteligentes para el hogar y coches conectados dependerán de tecnologías innovadoras que hagan realidad las promesas de transferencias de datos más rápidas, ancho de banda ampliado y mayor duración de la batería”.
“El desarrollo de estas antenas en fase de ondas milimétricas para 5G supone un logro importante, no solo por su tamaño compacto y bajo coste, que la convierten en una solución comercialmente muy atractiva para compañías de equipos de redes y operadores, sino también por su potencial para desarrollar e inspirar nuevas ideas y motivaciones, hasta no imaginadas, que son el reflejo de una sociedad totalmente conectada”, añadió Dario Gil, vicepresidente de Science & Solutions de IBM Research.
Nuevo módulo de antenas en fase
Para que los despliegues de las antenas en fase 5G sean comercialmente viables, el tamaño, peso, coste y rendimiento del componente son factores importantes. El resultado logado por el equipo de IBM y Ericsson, el primer módulo de antenas en fase con base de silicio de ondas milimétricas operando en la frecuencia de 28GHz, es un paso significativo para lograr ese reto. El módulo, compuesto por cuatro circuitos monolíticos integrados y 64 antenas de doble polaridad, mide aproximadamente 2,8 por 2,8 pulgadas, más o menos la mitad de tamaño de un smartphone estándar. Conseguir este tamaño compacto es necesario para facilitar un amplio despliegue de esta tecnología, especialmente en espacios interiores y áreas urbanas de alta densidad.
Otro avance en el rendimiento comunicado por el equipo es la demostración de la operación de doble polaridad simultánea en el modo de transmisión y recepción. Esta capacidad permite que un módulo de antenas en fase forme dos haces simultáneamente, duplicando el número de usuarios atendidos al mismo tiempo y mejorando así el valor y economía conjuntos de la tecnología.
Un desafío importante en el uso de señales de ondas milimétricas en las comunicaciones móviles es lograr una distancia suficiente entre las radios para dar soporte a las aplicaciones deseadas. A 28 GHz, cada antena individual es pequeña y podría soportar individualmente distancias de comunicación cortas, pero combinar múltiples antenas pequeñas no solo incrementa el alcance sino que también permite la orientación de las señales en direcciones específicas. El diseño de antenas en fase de IBM y Ericsson soporta una resolución en la orientación del haz de menos de 1,4 grados, obteniendo un direccionamiento de alta precisión del haz hacia los usuarios.
Innovación en circuitos y sistemas de IBM Communications
IBM Research tiene un amplio historial en el diseño y desarrollo de circuitos integrados y fueron pioneros al crear la primera radio monolítica de ondas milimétricas en 2006. En 2013, el equipo presentó los resultados de un transmisor de antenas en fase de ondas milimétricas altamente integrado tanto para comunicaciones móviles y aplicaciones de imagen por radar que ha sentado las bases de su última labor científica. Los investigadores de IBM han explorado también cómo los teléfonos móviles comunicarán a nuevas frecuencias de ondas milimétricas, anticipando la posibilidad de que las radios 5G de ondas milimétricas puedan instalarse en los teléfonos móviles.
El 7 de febrero, durante la Conferencia Internacional de Circuitos en Estado Sólido de San Francisco, se presentará el documento de IBM Research y Ericsson “Un transmisor de 32 elementos con antenas en fase de 28 GHz, haces de doble polaridad simultánea y resolución de direccionamiento de haces de 1,4 grados para comunicaciones 5G”.
