Современная электроника №3/2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2021 нал легко экранируется из-за неболь- шой длины излучаемой волны. Диф- ракция высокочастотных радиоволн вокруг препятствий незначительна, а их поглощение водой – существенно. С другой стороны, в плотной городской среде отражения от зданий обеспечи- вают покрытие вне прямой видимости вдоль той же улицы или коридора, где находится точка доступа. Тенденция к использованию всё более широких полос спектра будет продолжаться. С появлением 6G суб- терагерцовые диапазоны от 114 до 300 ГГц (см. рис. 6) станут доступны- ми и будут использоваться в сото- вых системах. Очевидным вариан- том использования субтерагерцового спектра является магистральная связь в интегрированных сетях доступа и транспортных сетях. Узконаправлен- ная двухточечная связь может осво- бодить спектр для доступа в миллиме- тровых диапазонах. Другие возможные варианты использования – связь на малых расстояниях между дисплеями и вычислительными устройствами, между стойками в быстро развёртыва- емых периферийных центрах обработ- ки данных. Значительный объём текущих иссле- дований по совершенствованию систем миллиметрового диапазона также будет полезен для развития систем субтера- герцового диапазона. Первоначаль- ная разработка устройств для работы в этих диапазонах будет следовать под- ходу, установленному сегодня в систе- мах миллиметровых волн (mmWave). Будут реализованы новые радиочастот- ные интегральные схемы (РЧ-ИС) со встроенными или бортовыми антен- ными решётками и фазовращателя- ми, способными формировать узкий пучок лучей. Могут появиться сни- жающие стоимость устройств новые компонентные технологии, такие как антенна-на-стекле. Гибридное формирование диаграм- мы направленности потребуется для получения огромных мощностей с использованием однопользовательско- го или многопользовательского много- канального интерфейса (MIMO). Могут появиться новые архитектуры приём- ников с предварительной гребенчатой фильтрацией. Чтобы снизить энергопо- требление, исследуются новые формы сигналов для однобитовых преобразо- вателей, разработанные с использова- нием методов ИИ и МО. Задержка распространения сигнала по антенной решётке становится срав- нимой с длительностью символа кода, следовательно, потребуются новые схе- мы обработки сигналов. Для доступа в этих диапазонах спектра потребуются новые модели использования. Помимо освоения полос субтерагер- цового спектра, более дешёвые методы массового MIMO позволят гораздо луч- ше использовать спектр в миллиметро- вых и сантиметровых диапазонах. Ран- ние системы mmWave основывались на аналоговом формировании луча и, следовательно, ограничивалось коли- чество пользователей, которых мож- но было одновременно обслуживать одной станцией. По мере увеличения плотности сети и снижения затрат на массовые технологии MIMO много- пользовательский MIMO будет широ- ко применяться в миллиметровых диа- пазонах. Сегодняшние высокие частоты во времена 6G станут средними. В диа- пазонах самых низких частот для 6G, а именно в нижней границе сантиме- трового диапазона, массовое исполь- зование MIMO постепенно ограничит- ся большими габаритами антенных элементов. У субгигагерцовых частот основные характеристики затухания сигнала и его проникновения в мате- риал намного лучше. Во времена 6G низкочастотные диапазоны останут- ся важными для покрытия больших площадей. Так как доступность спектра огра- ничена, важны исследования по уве- личению эффективности использо- вания спектра для нижних частотных диапазонов. Определение спектра пере- йдёт от статического разделения меж- ду операторами и услугами к гораздо более динамичному доступу к спектру на основе ИИ с учётом времени, часто- ты и пространства (см. рис. 6). Сеть с шестым чувством Одно из важнейших требований к промышленной автоматизации – высо- кая точность позиционирования. Гло- бальная навигационная спутниковая система с кинематикой в реальном времени (RTK GNSS) может обеспечить высокоточную локализацию в услови- ях хорошей видимости со спутника. Но многие сценарии автоматизации будут использоваться в помещениях, в которых раньше автоматизацию было невозможно реализовать. Текущий подход к решению пробле- мы позиционирования заключается в использовании специализированных систем, основанных на сверхшироко- полосной (UWB) или Bluetooth Low Energy (BLW) технологиях, и требу- ет установки дополнительных точек доступа и специальных устройств. Отдельная система для позициони- рования в дополнение к системе свя- зи влечёт за собой дополнительные же расходы на инфраструктуру и обслужи- вание, которых можно избежать, если точную локализацию будет способна выполнять сама система связи. Техно- логия 5G включает возможности для повышения точности позициониро- вания и может стать единой системой как для сверхнадёжной связи с малой задержкой (URLLC), так и для локали- зации в средах промышленной авто- матизации. По мере приближения к технологи- ям 6G, в дополнение к высокоточной Рис. 6. Варианты спектра для 6G 30 ГГц мм 30 ГГц см 3 ГГц дм Миллиметровый канал Спектр Точность измерения Доступность спектра Пространственное кодирование сигнала (MIMO) Link SE Малые высокочастотные антенны Большие антенные элементы Новые частоты 6G субтерагерцового диапазона Улучшенная спектральная эффективность MIMO Улучшенное использование спектра Доступ к спектру на основе ИИ