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全双工无线集成电路可以让无线通信数据容量翻倍

全双工无线通信通常包括在不同频率下工作的发送机和接收机。研究人员梦寐以求的是在一个频率下同步收发,但是很难实现。那些已经实现的方案是复杂而笨重的。但是，在永远变化的通信世界里面进行商用，小型化才是关键。为了这个目的，哥伦比亚大学的工程师声称已经创造了世界上首个，全双工无线收发器,所有的实现都在一个微型集成电路上。

哥伦比亚大学团队的新器件，在纳米级实现的CMOS(互补金属氧化物半导体)IC上实现，让同步无线通信的数据收发在同一频率下进行。哥伦比亚大学高速毫米波IC被称为CoSMIC，团队相信收发器可以帮助彻底革新移动通信技术。

“这是一个力挽狂澜者，”哥伦比亚大学傅基础学校工程及应用科学专业的 Harish Krishnaswamy 副教授说，“借助于我们的新技术，智能手机和平板可用的网络频谱资源将翻倍。”

为了实现以上报道的这种全双工功能，团队需要首先取消发射机的频率反射，这样接收信号的“低语”可以立即接收到。团队打了个比方，就好像你尝试听末人在一段距离以外的低语，同时另外一个人又站在你旁边大叫。为了听到这个低语，你必须先屏蔽那个人的大叫声。

“如果每个人都能做到这个，每个人都可以同时听说，并且对话只需要他们现在所需的一半时间和资源。”Krishnaswamy’s 副教授的博士生Jin Zhou博士生说。“取消发射机的回声或者‘自干扰’是首要的挑战，特别是当在一个纳米级的IC上进行，我们已经找到一个办法来解决这个挑战。”

研究人员实际上并不是第一个生产这种全双工无线电系统，他们也不是第一个使用低语/大叫的类比的。斯坦福大学制造了一个使用表面上同样的技术，并且使用哥伦比亚大学同样的假设来解释这个系统。

然而，哥伦比亚大学是首先小型化这个全双工的收发器的到一个集成电路上的。其他的系统使用了更大而笨重的电子和硬刷板电路的板子。哥伦比亚大学是首先把它变成智能手机，平板电脑，或者其他现代通信设备容易设配的大小。

这样一来，这项技术最大有效而迫切的应用就是帮助解决与日俱增的频谱危机，不久的将来，无线网络将不能够应对迅猛增长的数据传输需求。这个问题已经被扩大化了，现在的通信协议例如4G/LTE，目前承受着40个独立频段的负载，几乎已经没有扩张的空间了。与此同时，计划中的5G网络被设置增加数据交换能力千倍。

因此，日益增长的数据传输容量需要，让团队成员意识到他们的全双工,易安装的集成电路的巨大优点。

“我们的工作是首先证明一个IC可以同时接收和传输数据，”Krishnaswamy副教授说，“把这个做在一个IC上很关键，我们这样可以有着广泛的影响，并且把这个功能应用到手机，Wi-Fi这样的移动设备，并且在小区，Wi-Fi基站来支持全双工通信。”

Krishnaswamy and Zhou run的下一步的研究是测试一些列的全双工节点来测量在网络层上，到底带来多少益处。

“我们和电子工程专业的副教授Gil Zussman和他的博士生Jelena Marasevic紧密合作，他们是哥伦比亚工程的网络技术专家，”Krishnaswamy 补充道，“如果我们真正能处交付承诺的性能，这将十分得振奋人心。”

这项研究结果最近在旧金山的国际固态电路研讨会 (ISSCC)发表。

[文章来源于gizmag.com,IntelligentThings编译]