Добавить новость

Премьер-министр Эстонии Кая Каллас подала в отставку вместе с правительством

Свыше 274 млн руб. выделено на поощрение победителей и призеров Спортивных игр стран БРИКС

Певица Рымбаева объяснила свой внешний вид хорошей генетикой

В Москве вернувшегося с СВО вагнеровца задержали из-за татуировки



News in English


Новости сегодня

Новости от TheMoneytizer

Compact and Scalable Multiple-Input Multiple-Output Systems for Future 5G Networks The proposed 28GHz beamformer shares radio frequency elements for the highest area efficiency among multiple-input multiple-output receivers

Compact and Scalable Multiple-Input Multiple-Output Systems for Future 5G Networks The proposed 28GHz beamformer shares radio frequency elements for the highest area efficiency among multiple-input multiple-output receivers

A 28GHz time-division multiple-input multiple-output (MIMO) receiver with eight radio frequency elements, each occupying just 0.1 mm2, has been developed by researchers at Tokyo Tech using 65nm CMOS technology. This innovative design reduces chip size for beamforming. Achieving -23.5 dB error vector magnitude in 64-quadrature amplitude modulation and data rates up to 9.6 Gbps, this receiver offers the highest area efficiency and fastest beam switching among reported MIMO receivers.

To meet the growing need for data from applications like video streaming, augmented reality, autonomous vehicles, and Internet of Things devices, 5G New Radio and future beyond 5G technologies utilize multi-beam multiple-input multiple-output to send and receive multiple streams of data simultaneously. An essential component for effective MIMO operation is beamforming. Beamforming adjusts the signals to focus them towards the transmitters or receivers. This process improves signal quality and minimizes interference. However, conventional analog beamforming MIMO receivers require separate beamformers for each data stream, making it challenging to implement in a millimeter wave MIMO system like a 28GHz MIMO transceiver where the antenna pitch (the distance between antennas) is only 5 millimeters.

To address this, researchers led by Professor Kenichi Okada from Tokyo Institute of Technology have proposed a novel technique called time-division MIMO (TD-MIMO) beamformer that can support millimeter-wave MIMO without the need for additional hardware. The study has been published in the Proceedings of the 2024 IEEE VLSI Symposium and presented at the 2024 IEEE Symposium on VLSI Technology & Circuits, June 16-20 in Honolulu, USA.

"The major challenge with conventional millimeter-wave MIMO receivers is that their area and power consumption increase linearly with the number of MIMO streams they need to support. As a result, the chip size scales with the number of MIMO streams. Therefore, more than three MIMO streams have never been demonstrated for a 2D array," explains Okada.

In MIMO systems, each antenna connects with every other antenna via a network of radio frequency (RF) paths. The number of these paths is determined by multiplying the number of MIMO streams by the number of antennas. Therefore, increasing the number of data streams increases the RF paths needed.

In TD-MIMO operation, an analog beamformer quickly switches the beam pattern or direction of the receiver at very high speeds, allowing multiple signals to use the same RF paths. After the beamforming process, a TD-MIMO switch directs each MIMO stream to separate output ports, ensuring that the signals do not interfere with each other.

This system uses fast-switching phase shifters which can adjust the signal phase within 2.5 nanoseconds, and clock-based synchronization to control the timing of the beam switching. This approach enables the TD-MIMO receiver to support more data streams by simply increasing the clock frequency, ensuring scalable data transmission without increasing the size of the chipset.

Researchers developed a 3mm x 2mm TD-MIMO receiver using 65nm CMOS technology consisting of 8 RF elements to handle four separate 5G New Radio data streams across a 400MHz channel bandwidth using 64-quadrature amplitude modulation (QAM). The signals pass through a Wilkinson power combiner to a TD-MIMO switch, which separates them into four paths. Each RF element features a noise-cancelling amplifier and a fast phase shifter. A variable gain amplifier and a retiming circuit keep the system in sync by ensuring the switching occurs accurately (refer to Figures 1 and 2).

Figure 1 The block diagram of the 28 GHz beamformer designed without frequency-converting components A 3-stage 8-to-1 Wilkinson power combiner combines the beams, which are then separated to respective outputs by a TD-MIMO switch. An H-tree network distributes the synchronization clock to each receiver element, with DTCs in the clock distribution network for precise timing calibration.

Figure 1. The block diagram of the 28 GHz beamformer designed without frequency-converting components

A 3-stage 8-to-1 Wilkinson power combiner combines the beams, which are then separated to respective outputs by a TD-MIMO switch. An H-tree network distributes the synchronization clock to each receiver element, with DTCs in the clock distribution network for precise timing calibration.

Figure 2 Chip micrograph and the photo of the printed circuit board (PCB) of the proposed TD-MIMO receiver The TD-MIMO receiver is fabricated using a common 65nm CMOS process making it suitable for scalable production. The PCB has four layers and integrates a 1 by 8 antenna array in the bottom layer.

Figure 2. Chip micrograph and the photo of the printed circuit board (PCB) of the proposed TD-MIMO receiver

The TD-MIMO receiver is fabricated using a common 65nm CMOS process making it suitable for scalable production. The PCB has four layers and integrates a 1 by 8 antenna array in the bottom layer.

The receiver successfully handled 5G-compliant MIMO signals from a Keysight arbitrary waveform generator transmitted by horn antennas in four directions. It achieved -23.5 dB error vector magnitude in 64-QAM and a rapid Nyquist-rate beam switching time of 0.15 ns, enabling data rates up to 9.6 Gbps across the four-stream MIMO configuration.

"This work realizes highest data rates with highest area efficiency among listed MIMO receivers," says Okada. With each RF element occupying just 0.1 mm2, the proposed chipset can pave the way to smaller and more compact efficient, scalable, multi-beam MIMO systems for high-speed data transmission.

This work is partially supported by the National Institute of Information and Communications Technology (NICT) in Japan (JPJ012368C00801).

Reference

Conference :
Session :
C9 Wireless Transceivers (June 18, 5:05 PM, Honolulu, USA, local time)
Session title :
A 28GHz 4-Stream Time-Division MIMO Phased-Array Receiver Utilizing Nyquist-Rate Fast Beam Switching for 5G and beyond
Journal :
Proceedings of the 2024 IEEE VLSI Symposium
Authors :
Yi Zhang1, Minzhe Tang1, Jian Pang1, Zheng Li1, Dongfan Xu1, Dingxin Xu1, Yuncheng Zhang1, Kazuaki Kunihiro1, Hiroyuki Sakai1, Atsushi Shirane1, and Kenichi Okada1*
Affiliations :

1 Department of Electrical and Electronic Engineering, Tokyo Institute of Technology, Japan

* Corresponding author's email: okada@ee.e.titech.ac.jp

School of Engineering

School of Engineering
—Creating New Industries and Advancing Civilization—

Information on School of Engineering inaugurated in April 2016

School of Engineering

Schools, Departments, and Institute for Liberal Artsouter

Further Information

Professor Kenichi Okada

School of Engineering, Tokyo Institute of Technology

Email okada@ee.e.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-3764

Contact

Public Relations Division, Tokyo Institute of Technology

Email media@jim.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-2975

Читайте на 123ru.net


Новости 24/7 DirectAdvert - доход для вашего сайта



Частные объявления в Вашем городе, в Вашем регионе и в России



Smi24.net — ежеминутные новости с ежедневным архивом. Только у нас — все главные новости дня без политической цензуры. "123 Новости" — абсолютно все точки зрения, трезвая аналитика, цивилизованные споры и обсуждения без взаимных обвинений и оскорблений. Помните, что не у всех точка зрения совпадает с Вашей. Уважайте мнение других, даже если Вы отстаиваете свой взгляд и свою позицию. Smi24.net — облегчённая версия старейшего обозревателя новостей 123ru.net. Мы не навязываем Вам своё видение, мы даём Вам срез событий дня без цензуры и без купюр. Новости, какие они есть —онлайн с поминутным архивом по всем городам и регионам России, Украины, Белоруссии и Абхазии. Smi24.net — живые новости в живом эфире! Быстрый поиск от Smi24.net — это не только возможность первым узнать, но и преимущество сообщить срочные новости мгновенно на любом языке мира и быть услышанным тут же. В любую минуту Вы можете добавить свою новость - здесь.




Новости от наших партнёров в Вашем городе

Ria.city

На трассе М-11 «Нева» оборудовали площадки отдыха и центры поддержки

Захарова заявила, что вопрос снятия санкций с Джей Ди Вэнса не стоит на повестке МИД РФ

Массовое отравление шаурмой в Москве: в больнице 15 мигрантов

В Ленинским округе прошла Конференция местного отделения «Единой России»

Музыкальные новости

Долгожданный хоккейный кемп школы Дедова Ивана «РФ Хоккей» победил в Москве!

Мишустин сообщил о старте работ по строительству высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва — Санкт-Петербург

Песков: взаимоотношения РФ и Индии не направлены против третьих стран

Командарм Попов из-под следствия убыл // Фигурантов громкого дела освободили из СИЗО

Новости России

Пассажиропоток на речных маршрутах в Подмосковье вырос на 21% с начала сезона

Почти 12 часов пострадавшая в ДТП девушка из Шахт находится в коме

Около 28 тысяч обращений поступило в администрацию Балашихи за полгода

Захарова заявила, что вопрос снятия санкций с Джей Ди Вэнса не стоит на повестке МИД РФ

Экология в России и мире

В Оренбургском филиале АО «Желдорреммаш» освоен ремонт нового оборудования для тепловозов «Витязь», работающих на БАМе

Итоги конкурса моделей «Best Model Russia 2024»

Сеть клиник «Будь Здоров» открывает новое направление лечения — ВМАС-терапию

Итоги конкурса красоты «MISS EUROPEAN BEAUTY 2024″

Спорт в России и мире

Российский теннисист Медведев рассказал о споре с судьей на Уимблдоне

Independent: Кейт Миддлтон посетила финал Уимблдона, несмотря на болезнь

Второй год подряд: Медведев взял сет у Алькараса, но вновь проиграл в полуфинале Уимблдона

Алькарас уверенно переиграл Джоковича и выиграл Уимблдон

Moscow.media

"Матрица" от ShantiOlga активирует изобилие

Юный водитель с 16-летней пассажиркой разбился на "Гранте"

Смартфоны и гаджеты Xiaomi опять сбоят в России

Независимый ремонт: как «Грузовичкоф» обеспечивает исправное состояние большого автопарка











Топ новостей на этот час

Rss.plus






На трассе М-11 «Нева» оборудовали площадки отдыха и центры поддержки

Захарова заявила, что вопрос снятия санкций с Джей Ди Вэнса не стоит на повестке МИД РФ

Агапитов опроверг свои слова о переносе Игр дружбы на 2025 год

В центре Москвы впервые за год в продаже появилась квартира дешевле 10 млн рублей